全國中小學科展

國中組

「果」然「罩」得住

生物吸附是利用某些死亡動植物體來鍵結、吸附的技術。其特點為來源取得容易、價錢低廉,而且吸附殘渣易經由焚化法妥善處置、減少廢棄物量。本實驗主要在探討烘乾後的果皮對吸附空氣中懸浮粒子的效果,結果發現:使用平板式衛生紙的果皮濾心效果較好。為了改善濾心保存問題我們以化學處理流程來改善,並進行材質鹼化等處理。除了對丙醛及乙醇有相當好的吸附效果外,以太白粉替代粉塵也能有良好效果,達到綠能、環保的效果。 我們自製儀器搭配Arduino裝置,能有效偵測並且吸附乙醇及丙醛氣體,最後建立一台即時偵測檢測儀器能吸附有害氣體的循環系統,800秒能有效吸附PM2.5濃度為1000μg/m3。

桐飛風舞—桐花旋轉之研究

我們觀察到桐花落下的旋轉情形,設計實驗來分析旋轉的因素。吾以樂高機器人製作發射器,高2.8公尺,進行各種模型落下的實驗,發現: 1. 平面模型落下會亂飄,無法形成旋轉。 2. 利用花瓣彎曲或增加花萼重量(重量為花瓣總重量2倍以上),讓模型穩定落下,形成氣流壓力差,成為旋轉的動力。 3. 發現花瓣越長,越易旋轉;三角形花瓣也優於長方形。 4. 花瓣俯視為右上左下重疊是順時針方向,左上右下是逆時針方向,我們也用氣流的分力來分析轉動因素。 5. 利用電扇,製作旋轉模擬器,以雷射光與光學感應器來記錄桐花模型旋轉的歷程,分析出3片花瓣的模型不易啟動,但轉動的末速度最快。 我們摘取櫻花、杜鵑花、雞蛋花、小雛菊,也發現它們都有順時針旋轉狀況。

比較虎尾寮與夢時代的泥沙特質

我和爸爸從虎尾寮的工地採集泥砂後,針對泥砂的物理及化學性質做了許多實驗,和夢時代的泥砂性質做比較,希望找到它們的相同之處。 在虎尾寮採集的泥砂很細緻,粒徑多在0.149~0.037mm之間。其泥砂顆粒由下至上之顏色漸紅,可能富含鐵質。加稀鹽酸無反應,但加硝酸銀水溶液後會反應,這表示此地的泥砂不含化石但含鹽分。 而夢時代的泥砂較虎尾寮泥砂粗,粒徑多在0.177~0.149mm之間,也發現許多有孔蟲化石。它的泥砂顆粒顏色變化較沒規律,可能來自不同地方。加稀鹽酸與加硝酸銀水溶液後皆有反應這表示此地的泥砂含有化石和鹽分。 最後從實驗結果得知,虎尾寮工地和南紡夢時代工地泥砂的特色不盡同,但都是台南層的一部分,也就是說他們是有相關的!

神奇水凝膠

本研究以方便取得的材料及簡易的操作程序,發展新穎且對環境無害的氧化鋅凝膠製備法。實驗首先尋找製備氧化鋅凝膠的方法,接著探討影響凝膠形成的因素,包括電解質種類、電解液濃度、電解液添加酸或鹼、外加磁場以及反應金屬的形狀等。最後針對製備的氧化鋅凝膠進行吸水性、紫外線遮蔽程度、導電性及發電效果等測試。研究結果顯示,鋅線圈與表面為氧化銅之銅線圈於食鹽水中反應速率較快,是製備氧化鋅凝膠的較佳方式。氧化鋅凝膠可吸收自身質量一倍以上的水,能遮蔽75%以上的紫外線。另外,氧化鋅凝膠發電最高電壓可達140毫伏特,最大電流可達70微安培。本研究能以簡易方式製備氧化鋅凝膠,具有推廣及應用的價值。

就是“納”道光-光與環境對Bacillus natto Sawamura的生長影響與應用

自製培養箱,針對Bacillus natto Sawamura進行液態培養,發現在溫度40℃生長效果最佳。文獻得知納豆菌有光接受器,會對光照產生反應,進行實驗發現白光照射培養時比無光照,生長效能有所提升,證實雖非光合菌,但光照對生長有正面影響。針對不同波長進行實驗,發現波長介於520-625nm的光對菌生長效果最佳。最後探討光強,發現照度影響不明顯,在6000lux左右下納豆菌生長較佳。 應用上發現其他穀物也可培養納豆菌,主要是所含蛋白質影響生長。以市售品牌比較,發現台灣產納豆菌數優於日本產納豆,另外在良好冷凍情況下保存,其保存期限不影響納豆菌數。最後自製保鮮盒,以1W紅光當光源,對保存有延長效果。

芙生六記~水芙蓉的平衡機制

實驗之初觀察水芙蓉的形態特徵和生長環境,發現:水芙蓉偏好在春夏生長,秋冬有落葉情況,且水芙蓉具有高度的環境適應性,會隨環境水深調整根部長度,以穩定植株平衡。若將水芙蓉沒入水中,並將根埋於土壤,會有斷根浮出水面的現象。水芙蓉的密度在葉片為0.38 g/cm3,根部為0.92 g/cm3,這樣的因素使葉片可以產生較大浮力;而根部可以穩定平衡植株。從本研究結果得到:浮水時間與葉片重量與長度有高度正相關,翻正時間則與根部重量和長度均有相關。進一步研究較大的樣本發現,當無根狀態時,浮水時間反而比有根狀態慢,且無法順利翻正,這說明了水芙蓉的平衡機制葉片和根部的影響缺一不可。

眾裏尋他千百度---常寬圖形的探討與研究

1.過平面上一幾何圖形上的二個點,作兩平行線而能把此圖形夾住,若夾住此圖形的任二平行線其距離皆相等,則稱此圖形為「常寬圖形」。這時,此距離就稱為常寬圖形的「寬度」。2.一般常見的幾何圖形只有「圓」是常寬圖形,其餘皆非。經反覆研究,得知由正奇數多邊形所造出的正奇數拱亦為常寬圖形。3.進一步,一個多邊形所造出的多角拱是否為常寬圖形,取決於一個充要條件。4.掌握上述充要條件的精髓,我們也能造出平滑封閉曲線(沒稜角)的常寬圖形。5.任何同寬度的常寬圖形都是等周長,其周長恰等於寬度*π。6.同寬度的常寬圖形中,以圓面積為最大,正三角拱的面積為最小。7.寬度為a 的所有常寬圖形和兩平行邊的距離亦為a 的正六邊形,二者的關係頗富趣味。

呼天換「遞」「迴」山倒海--從佩爾方程式談起

在遞迴方程式x2-ky2=c中,我們分成四個階段進行研究,首先由目的一找到其系統性解法後,接著適當代入k值或者是c值,得到的方程式運用在國中數學上,依目的二到目的四分成三個部分逐一探討。 一、探討遞迴方程式x2-ky2=1與x2-ky2=c解之間的關聯性。 二、利用遞迴方程式x2-ky2=1的解,探討無理數√k的近似值。 三、利用遞迴方程式x2-2y2=-d2,探討直角三角形畢氏數的繁衍。 四、利用遞迴方程式x2-10y2=-d2,探討中線垂直三角形三邊長的繁衍。 經過研究後,發現遞迴方程式x2-ky2=c的應用性及實用性比想像中的要好太多了,不只得到的結果,還與國中課本所教的的觀念是可互相呼應,且還更為精準與具備解的完備性,其推廣範圍真的非常廣大。

「乳」「膠」「膜」法–探討以牛奶膠水製作無痕黏膠的可行性

本研究以脫脂牛奶加酸製作牛奶膠水黏著劑,並自製黏著力及初始黏度測量裝置測定各不同成分比例及添加物的牛奶膠水黏力,以期製作出具有更高黏力的天然黏著劑。研究發現以6%檸檬酸製作的酪蛋白10克、添加0.4克小蘇打及5克高筋麵粉的牛奶膠水黏著力最高,為了做出容易保存且方便使用的黏膠,我們將含添加物的牛奶膠水烘乾製作成膜,成膜後以添加5克糯米澱粉勾芡液的牛奶膠水黏膠膜片在木頭及牆面上的黏著力最大,可應用於替代無痕掛勾的背膠,其黏著力與市售商品相當、保持力較市售商品為佳,而因牛奶膠水不防水的特性,牛奶膠水黏膠膜片只要滴水後待其軟化溶解便能簡單去除,不易受牆面材質的影響,不僅製做方便、價格低廉,亦對環境十分友善。

向前衝~自動化磁浮運輸系統之研究

本實驗分成電磁鐵特性研究和自動化磁浮運輸工具的探討,在電磁鐵特性的實驗中研究影響電磁鐵磁力大小的因素。當電磁鐵的矽鋼片數、漆包線纏繞匝數和電磁鐵的通電電流愈大皆使電磁鐵的磁力愈強。磁浮運輸工具實驗中目的為發展能使車體平順運行的磁浮軌道,並探討負重對車體懸浮高度的影響,再利用做出的磁浮運輸工具探討列車移動時的順暢度、穩定度和振動情形。在製作磁浮運輸系統的實驗中發現:電磁鐵磁極轉換的頻率、電磁鐵的間隔、磁浮車體的初速度和車體寬度會影響磁浮車體運行順暢度,其中吸引時間介於0.290秒和0.300秒時,可以使列車移動最順暢;吸引0.310秒時為等速運行;振動幅度在0.275秒到0.340秒時較穩定。