全國中小學科展

國中組

拒絕抹黑~VitaminB2在UV強度量測與物理防曬的應用

分析Vitamin B2水溶液照射UV後的光譜穿透率,在可見光400~530nm左右的範圍,穿透率有穩定上升趨勢,因此利用此特性,以此波長的可見光源(LED燈泡)來穿透Vitamin B2溶液,並利用Arduino光敏電阻類比數位轉換法的ADC值變化,檢驗Vitamin B2溶液曝曬之紫外線強度,並建立檢驗標準曲線。同時利用Vitamin B2照射UV後在波長350nm以下UVA、290~320nmUVB及260nm以下UVC的波段穿透率反而下降、遮光效果增強的特性,探討其在防曬應用上的可行性,將Vitamin B2溶液加入甲基纖維素、TiO2、疏水性高分子(PTFE鐵氟龍)等無毒材料,成功自製一瓶效果絕佳的防曬乳液。

在紅與綠之間找尋平衡點

塞車是每個人的夢魘,開車順暢是所有人的希望,因此我們實地觀測紅綠燈的現況,想找出塞車的原因,並想找出解決塞車的方法;從一連串的實驗中,我們設計出文化路、縣民大道、民權路的紅綠燈關係圖,用圍棋子模擬車輛,實驗目前的紅綠燈秒數,找出塞車的原因,並且想出紅綠燈連線的方法和紅綠燈秒數的最佳數據:文化路是紅綠燈週期90 秒綠燈70 秒,縣民大道是紅綠燈週期90 秒綠燈70 秒和紅綠燈週期120 秒綠燈90 秒。

正n邊形光圈之路徑追蹤

本研究是[對於正n 邊形A1A2…An 邊上一點P(含頂點),想像自定點P 朝鄰邊發出一條光線,若依逆(順)時針方向依序與每邊皆碰撞一次,經一圈而可回到P 點,則此路徑稱為「光圈」。我們試著追蹤能形成光圈的光線行進路徑及其相關問題。] 本研究令,且以逆時針得光圈來討論: 1.根據[光的反射原理],探討光圈之存在性,發現除定點P 在正2m 邊形或正三角形的頂點外,其餘皆有光圈。 2.將可形成光圈的路徑圖展開成[直線路徑圖]來探討。 3.由[直線路徑圖],我們觀察到光圈的光線行進路徑可能存在三種: (1)通過正n 邊形的頂點,光線行進終止。 (2)不通過正n 邊形的頂點,且產生路徑循環問題。 (3)不通過正n 邊形的頂點,且路徑不循環。 4.發現出正2m 邊形光圈皆為[完美光圈]。 5.發現正2m+1 邊形光圈之路徑與有理數、無理數之特質有關。即當s 值為有理數時,路徑會循環;當s 值為無理數時,路徑不循環。

丁字路口地下人行道應如何設計

走在秀朗國小(得和路、永元路)及台大(羅斯福路、新生南路)這二個丁字路口之地下人行道,發現前者略呈 L 形,而後者呈 T 形,引起我們研究的動機。

提昇太陽能電池效率的方法

本研究之目的在於想了解如何提高光的能量與太陽能板效率可能的方法。我們利用了鹵素燈、燈泡、LED燈、放大鏡、溫度計、三用電錶、太陽能板等簡單器材,設計一些簡單的實驗。發現利用「放大鏡聚光」或「增加反射」雖可提高太陽光之照度,但當接上太陽能板與LED燈後並沒有提高LED燈之亮度,除非加大放大鏡或反射鏡之體積、然而,我們發現當太能板隨時與太陽光保持垂直時,太陽能板之效率最佳,而且變化更明顯,因此設計出適當減速比之變速箱來追蹤太陽光之光線,使太陽能板隨時與太陽光保持垂直,讓太陽能板之效率提高至最大,尤其北台灣天氣常處在陰天的天候下,可能因太陽光照度不夠,無法完全輸出太陽能板之效率,此時更有需要找出有效地方法,來提昇太陽能板之效率。

大洪水神話 大頭家蟻齊心做諾亞方舟

大頭家蟻不僅能依靠合體後的方舟在南美洲的原棲息地中躲避洪水,還能遠距離遷移到其它地方。這強大的諾亞方舟是如何打造出來的?本次研究透過測試校園常見5種螞蟻,並從中找到類似的品種,台灣的螞蟻也可打造諾亞方舟!!經過實驗連續攝影技巧,可以清楚看見大頭家蟻掉落水後,會迅速的用自己的上顎和爪子緊緊勾住對方,從畫面上方看下去,密密麻麻的大頭家蟻,從中心擴散成一個圓盤形狀的面,就像葉子一樣漂浮在水,不但防水、彈性也其佳,這樣的過程,僅需要短短不到2分鐘就可完成。

「蒸的不用多」-電鍋加水量的探討

以熱電耦偵測電鍋加熱過程溫度的變化時發現,升溫過程,中上層的溫度偏高,但差異不大,當達飽和蒸氣期時,鍋內各層溫度呈100℃恆溫狀態,而水分近乾時,過熱蒸氣開始產生,越上層的,升溫越快,因此,食物置於中上層位置,受熱效果將較佳。在加水量對饅頭蒸熟的實驗中發現,加水量愈少者,當達糊化溫度後,鍋內飽和蒸氣恆溫期短,以致饅頭內部吸水量低,糊化程度就偏低,若加水達到一定量後,飽和蒸氣期延長,糊化破裂程度將趨一致,此時過多的水,將造成能源的浪費,此點由顯微鏡澱粉顆粒的觀察與澱粉糊化破裂的程度得到證明。在節能測試中,以3個中型冷凍饅頭為例,加水量110克與200克皆可達相同的蒸熟程度,但此水量的差異,將造成33%耗電量的浪費,因此電鍋蒸煮時若能控制適當的加水量,不只可有效蒸熟食品,也能達到節能省電的目的。

生生不息-石蓮花

研究石蓮花的營養繁殖,首先我們證實石蓮花不需要土壤和水分,葉基一樣可以長出新芽。接著,我們用複式顯微鏡觀察大小不同的葉子生長組織的構造,比較它們的分生能力。然後我們心血來潮,大膽地將生長組織作不同方式切割(平均或不平均橫切、縱切、十字型切及三、六等分切…),它們呈現了神奇的的分生能力。後來,我們又試著把小芽縱切為二,那二株像米狀的小芽,居然可以正常生長為二株新植物。最神奇的是,我們將長出的小芽持續摘掉,那原始的生長組織完整存在,再現分生能力。最後,我們把生長組織切下,在不同葉子間互相轉植也成功了。

風「升」電起-升力式扇葉發電裝置的設計及探討

風力發電是最近全球極為關心的議題,故我們決定探討垂直式風扇在升力型扇葉、阻力型扇葉和蜻蜓仿生扇葉的效能比較。經由實驗可得以下結論 : 升力式扇葉採垂直軸組裝,其啟動風速高,在受力面積較大、攻角為25度,扇葉面平行旋轉軸可以得到最大轉速,發電效能達最高。在高風速下,其發電效能提高較多,但因有力矩拮抗作用,有最高轉速限制。阻力型扇葉在受風面及背風面所受之力大小不同,當風速快時正反力矩的拮抗作用明顯,造成不轉動的現象。蜻蜓仿生式扇葉,經風洞測試,發現其升力效果與升力型扇葉相近,但以垂直式發電裝置組裝測試時,其升力效應完全消失,所表現的特性卻與阻力式扇葉相同。

電解廢液真是環保的元兇?

(一)從報紙上得知,電鍍工廠排放廢液造成大量環境污染。 (二)我們在學校實驗室完成電解(實驗 13- 4 )、電鍍( 13- 6 演示實驗)甚至鋅銅電池(實驗 14- l )等實驗之後所剩下的廢液如果直接排放,是不是同樣也會造成環境的污染呢? (三)電解廢液不應該只是破壞環境的元兇,其實電解法本身應該也是解決電解廢液問題的答案才對。因此我們計劃將實驗室中現有的電解、電鍍設備加以做簡單化、安全化之改良並與其他方法結合,尋求其處理之最適條件。以此改良之電解方式不但可以達成降低廢液濃度到環保排放標準的主要目的,同時更可以將其中的重金屬成分回收作再利用;而且乾淨、迅速,不會造成二次的污染。