全國中小學科展

國中組

Urgency! Urgency! 水深火熱中

本研究主要探討如何設計出兼具滯洪、警戒、隔熱、生態功能的綠色屋頂裝置設計。 首先,針對氣候變化進行探討,發現台灣目前降雨量逐年增加的情況並不明顯,但降雨有集中在一個月的2-3天的現象,大量集中的降雨宣洩不及甚至回堵,使得原不會淹水的地區亦發生洪患,而氣溫變化部分也有越來越常出現高溫日的現象。 其次,就滯洪需求部份以高度500mm加上風吹不傾倒設計儲水容器,並利用超音波感測水位高度發出警戒訊息,並進行蓄洪排洪程式設計。接著,就綠屋頂部分最佳栽培條件為粒徑4-8mm之發泡煉石、提供氣霧維持濕度95%之供水方式種植高度60-75公分植栽。 最後,將研究獲得的各種資訊整合設計後製作出綠色屋頂裝置。

解密之旅-金門吳須土的調查研究

金門吳須土,古稱碗青,作為古代青花瓷釉彩原料,曾是金門貿易史及陶瓷藝術史上的重要角色;但卻未曾建立有岩石標本、照片,也缺乏相關研究。本研究以在白龍潭、尚義、古寧頭、西洪、白乳山等地尋得吳須土,作成分分析及比較,釐清了吳須土 樣貌、特質與存在地。研究發現,吳須土位在結核層,內含物質最多的是二氧化矽,其次為三氧化二鐵,但特點在於有高含量的氧化鈷,本研究所採樣的吳須土,氧化鈷含量皆在1% 以上。 各地吳須土樣貌差異大,有球狀、塊狀、板狀等,但與同在鐵質結核層的貓公石、鋁礬土並不相同。

細菌人-刷牙及漱口水的使用對於口腔菌叢之影響

在潔牙商品廣告中,常稱產品可降低牙齒細菌量,然學校教育我們使用貝氏刷牙法來預防齲齒,生物課亦學習到細菌與生物的生活息息相關,這引發我們的研究動機,想了解哪種潔牙方式能將細菌量有效降低,希藉此來提醒大家日常潔牙的重要性。除此之外,也想了解長期住在我們牙齒上的細菌到底是什麼模樣,故我們選用市售牙膏及漱口水,分別在潔牙前及潔牙後在牙齒表面上取樣,並分別以TSA以及LA培養基進行培養,統計比較後發現:刷牙後,最有效降低細菌量;次之,刷牙搭配使用漱口水;最後是單用漱口水。而在不同培養基的結果中發現具有顯著差異,可藉培養基了解牙齒細菌較喜歡何種營養,日常生活上可避免過度攝取該類食物,進而達到預防齲齒之效果。

探討以芸香科(Rutacede)植物為食之六種鳳蝶研究

蝴蝶是種常見的昆蟲,要觀察牠們其實並不困難,所以本研究將六種常見以芸香科( Rutacede )植物為食的大鳳蝶、黑鳳蝶、玉帶鳳蝶、柑橘鳳蝶、台灣白紋鳳蝶、烏鴉鳳蝶等做了詳實的生活史紀錄與各階段的差異。在傳統的蝴蝶分類都以型態來區別,製作生物分類檢索表是鑑定生物的重要工具之一,所以本實驗依據鱗片的型態製作出芸香科六種鳳蝶鱗片檢索表,此結果有助於未來研究蝴蝶初步鑑定的參考價值。

「量點」中的「亮點」---自製螢光光譜儀研究量子點之螢光性質

量子點以水熱法合成,反應物是檸檬酸與乙二胺,反應條件為150℃、2.5小時,經透析膜純化後,得黑褐色液體。有廷得耳效應,紫外光可見光譜最大吸收波長340奈米,而在紫外燈下,會發出藍色螢光,且螢光放射波長460奈米,是以碳為主要組成原子的量子點。利用牙膏盒、空白DVD片、數位相機、積木與紫外燈,結合電腦軟體Image J分析影像與Excel,自製螢光光譜儀,可測得量子點螢光放射波長450奈米,非常接近實際值。再以自製螢光光譜儀研究,發現量子點在含酒精或離子強度強的鹽類水溶液,如氯化鋇、氯化鈣,螢光強度會增強;水溶液pH值小於5或大於9或在硫酸銅溶液螢光會降低,故需調整溶液pH值在7附近,使螢光恢復。

「氧」眉吐氣

本研究第一階段在尋找”能夠催化雙氧水反應的陽離子”,結果發現催化雙氧水效果較佳者:Fe2+>Fe3+>Cu2+,我們進一步討論並比較三者催化的過程與情形。第二階段為直接使用FeI3來催化(將催化效果佳的碘離子與鐵離子直接結合),但發現效果不佳;接著將FeCl3與KI混合催化,發現混合催化效果比單獨催化要好。第三階段的實驗我們把反應的量減少,不再使用課本所提的”排水集氣法”,改以量筒內加入反應物及清潔劑,直接拍照記錄反應情形,希望將實驗微量化與簡化,以期符合環保效益,並提供國中課程教材的另一選擇。

轉!轉!轉!---尋找旋轉燈籠的黃金比例

本研究旨在探討影響旋轉燈籠旋轉速率的因素。研究過程是將一具有棉線、扇面的上紙杯與另一具有氣孔、蠟燭的下紙杯相結合,將蠟燭點燃,拉起棉線,利用對流作用,使兩紙杯共同旋轉,形成一個旋轉燈籠。我們分別以扇面、氣孔、蠟燭、棉線四項變因來規劃實驗設計,除探討各單項變因如何影響旋轉圈數外,更對各變因間彼此的交互作用作更深入的討論。結果發現,當扇面面積越小、角度越小、數目越多、蠟燭越長、燭芯越長、棉線越長、氣孔越多時,都會旋轉得越快。而各因素彼此交互作用下,仍遵守單因素之結果。最後得到旋轉燈籠的黃金比例:扇面長度 1.0 cm、寬度 0.3 cm、角度 10 度、數量 14 個;蠟燭長度 6.0cm、燭芯長度 3.0 cm;棉線長度 50 cm;氣孔數量 8 個。

霧的殺手

霧,造成人們生活中的諸多不便以及危險,良好的除霧劑可以幫我們免除霧所造成的不便與危險。本研究,藉由一連串的實驗,找出日常生活中最好的除霧劑與其最佳除霧濃度。在研究設計中,我們利用視力檢查的儀器,試著將除霧效果量化、以便能夠做更客觀以及科學化的比較。在實驗中我們發現,日常生活用品中,如果將其不溶解物質過濾之後,有助於除霧效果的提升。而且這些日常生活用品所泡製的除霧劑,除霧效果可達一週之久。我們也發現表面張力以及不溶解粒子跟除霧效果有密切的關係。

油光可鑒-透光度與黏滯性在油品檢驗的探究應用

油品在反覆油炸過程中,酸價、透光度和黏滯性會發生改變,依此特性建立三者之間油質變化的量尺,做為檢測依據。但部分劣質油可藉由滴定調整酸價,造成油質合格的假象。首先以酸鹼滴定檢測油品酸價;再以自製震盪檢測儀檢測衰減係數定義黏滯性;透光檢測則是先以自製透光檢測儀檢測不同色光的靈敏度及電阻值,選擇靈敏度最高的藍光做檢測操作。發現油品穿透光造成光敏電阻阻值及衰減係數與酸價呈現正相關,且大豆沙拉油與橄欖油均能以線性關係擬合。淨化油利用酸鹼中和及活性白土脫色發現,使用酸鹼滴定中和,可檢測出油品被淨化,但使用活性白土則否。但也證實透光和黏滯性的相關性,再利用比例撰寫Python程式,設計油品快篩APP。

奇幻星形

本研究發想源自將1~12的棋子填入六角星形,使其每一個邊數字和、六個頂點和都為26,將其推廣到多角星形情境中。研究中證明唯有六角星形能滿足頂點和與邊數字和相等,且只有6種排列方式,並探討出多角星形的數字組合特徵與完成策略,同時找出通解個數及證明頂點和與解之間有對稱性。