全國中小學科展

國中組

「氮」然處之

本研究主要探討「霾害」中的NO2氣體的各種特性,藉由自行組裝的簡易裝置進行含量的檢測,提早預警,減少傷害。實驗中NO2可利用Cu片及HNO3製備,且NO2溶於水後再次形成HNO3及NO,接著利用簡易裝置探討NO2的製備及其動力學參數的測定,再以化學冷光試劑魯米諾偵測NO2氣體濃度。最後,以自製簡易偵測NO2儀器,找出最佳偵測NO2氣體濃度的最佳條件,並設計儀器方便攜帶檢測。

再探均分問題的動態穩定

本文探究是否能將三堆石頭移動成數量皆相等的狀態(稱之為「穩定狀態」),因為遊戲進行中,石頭的總數不變,故以石頭數量總和進行分類觀察,我們逐步探討得到:數量總和不是6的倍數之非穩定狀態數對無法形成穩定狀態,進而得到形成穩定狀態的充要條件,並且利用二進位表法歸納三堆時的移動次數型態,得到不須二進位即可操作的移動方法。最後,我們將此結果擴展到多堆石頭時,形成穩定狀態的充要條件及移動方法。

風起「電」湧 - 人工智慧於風力發電效率探討

本研究的目的是探討:運用人工智慧輔助設計風力發電機的葉片,以提升發電的效率。我們從二維葉片剖面出發,以NACA5410翼型為原型,利用XFoil翼型設計軟體與人工智慧找尋最佳升力與最佳升阻比之剖面形狀,經由風洞實驗得到理論值與本文實驗具有相似的趨勢;接著我們基於該剖面形狀用3D列印製作了長方翼,實際裝上發電機後也證實,最佳化後的葉片顯著比原型表現更好;我們接著把實驗擴展到三維,即漸縮翼與翼尖小翼,透過實驗證實這些技巧對於風電效率有顯著的助益;而除了幾何形狀外,因配重可儲存動能的特性,我們也探討葉片設計的結果對配重的影響;最後,由於最佳升阻比之葉片有較低的能量損耗,排列風電機組的組合也得到更好的效果。

快氧加鞭-催生一對氧!

本研究以科學邏輯的實驗方法與數據分析,探討各種催化劑的催化效率﹑特性與活化能的關係,從催化劑的用量﹑溶液的酸鹼性及溫度分析,找出適用於低溫及室溫環境可以快速製造氧氣的催化劑;但是在快速製氧下所產生的臭氧是必須避免的,所以進一步研究發現,在0℃及未照光條件下最不易產生臭氧,於是我們找出在低溫與室溫環境適用的催化劑分別是二氧化鉛及碘化鉀,並搭配適當的酸鹼值溶液使用。至於二次催化效果方面,PbO2的催化速率明顯下降,但是仍比MnO2來的快,這些研究結果將可應用在作為氧氣急救包瓶設計上的良好催化劑之參考。

益生菌或抑生菌~探討茄鐮刀菌影響咖啡果小蠹生長的情形

近來咖啡樹大增,造成在咖啡豆完成生活史的咖啡果小蠹迅速擴散,使用化學藥劑也難以防治。閱讀文獻發現白殭菌可以抑制咖啡果小蠹,因此我們採集帶白菌的咖啡豆進行培育,並透過前置實驗,找出使咖啡果小蠹早期死亡的蟲生真菌。經過菌種鑑定,此蟲生真菌是國外研究提高雌蟲生殖力的茄鐮刀菌。為了進一步了解此菌對咖啡果小蠹的影響,我們設計益生菌及抑生菌實驗。研究結果顯示噴灑4.39*106孢子液可在第3天達到半致死率;4.39*105孢子液可在10天內達到100%死亡效果;將噴灑4.39*106孢子液的咖啡果小蠹放入咖啡豆10天,可達22%長菌率,其殺蟲效果不亞於市售白殭菌,對咖啡樹上的疣胸琉璃蟻無致命影響。未來可將此菌與白殭菌共同運用於咖啡園中,達到生物農藥防治效果。

消失?!秘密!—探討似直角三角形與中間矩形的關係與規律

本研究從網路風行影片出發,好奇消失的面積和似Rt△邊長有何關係。利用中間矩形的切法進行抽絲剝繭,發現中間矩形的切法影響似Rt△的兩股長和邊長m×n消失方塊的面積。另外,發現許多規律性,並利用邊長簡化推出m×n消失方塊、似Rt△的兩股長,與斜邊斜率差間的關係式為△θ=tan-1(h1m/w1n)-tan-1(h2m/w2n) 其中h1:右上Rt△長,w1: 右上Rt△寬,h2: 左下Rt△長,w2: 左下Rt△寬),右上Rt△的邊長=(h1×m)×(w1×n),左下Rt△的邊長=(h2×m)×(w2×n),似Rt△的邊長=[(h1+h2)m]×[(w1+w2)n]。最後利用軟體繪製出「xy函數圖模式」,並推廣至分割成多塊小似直角三角形並找出一般化規律。

馬尾擺盪的秘密─探討影響馬尾擺盪的因素

校園中經常看到同學綁的頭髮(俗稱:馬尾)在走路時會擺動,但是有人的馬尾卻又絲毫不動,甚麼因素影響馬尾的擺動狀況呢? 本研究主要以錄影方式紀錄受試者頭髮擺盪的情況,透過影像軟體分析數據,以頭髮條件、身體條件、身體運動速度和不同人格類型的四個面向探討與頭髮擺盪的關係。並輔助以模型模擬頭髮數量、頭髮長度和身體擺動頻率對頭髮擺動的影響。 研究結果顯示,走路所造成身體的擺動是主要影響頭髮擺動的關鍵,走路頻率、走路步長和頭髮擺動頻率、擺角都呈「正相關」;頭髮長度、厚度和頭髮擺動角度呈「正相關」;身高、體重和頭髮頻率呈「負相關」;頭髮綁低位置和內向人格類型的馬尾擺盪比率較低。

何以解憂?惟有杜康探討泡沫分離法以小米酒粕蛋白在不同條件下吸附汙染物之可行性

本實驗廢物利用,首次取用天然廢棄的酒粕蛋白萃取液,以蛋白質兩特性:起泡、遇重金屬變性,作為泡沫分離法的起泡劑與吸附劑,本組實驗貢獻: 一、酒粕蛋白萃取液可以做為泡沫浮選使用。 二、自製泡沫浮選器並逐步改善浮選器功能:1. 增加溫度控制功能 2. 增加循環功能 3. 增加泡沫移除功能4. 取泡分析更為容易。 三、以致冷晶片自製恆溫控制組水浴循環槽,完成不同溫度下酒粕蛋白的吸附力實驗。 四、自創排氣集水法,能準確測得非水溶性氣體收集的體積。 五、酒粕蛋白不只利用於重金屬離子浮選,還可作為鋰電池粉末分離回收、染劑及工廠廢液清除之用。 六、酒粕蛋白環保零汙染,能賦予廢棄物新用途,為廢水處理及綠色環保生活貢獻一份心力。

探討弧邊招潮蟹的棲地、型態與動物行為

我們在污染嚴重的二仁溪中下游,發現優勢物種―弧邊招潮蟹。由於人們對其棲息地、型態和分類有錯誤認知。我們設計陷阱瓶,進行採集與分析,發現其族群密度10隻/ m2。洞穴相連會群居。飼養時,土壤需呈斜坡狀,注意水位高低。體型大棲息在高潮線以下,體型小在高潮線以上。雄螯有大螯,以小螯攝食泥土中有機物,產生擬糞。若無小螯,用大螯攝食,直至新小螯長出。眼睛有眼睫毛保護眼睛,會出現鬥雞眼。口器的雨刷構造可清理眼睛。步足倒勾防被沖走,能再生,會斷肢求生,斜向前方走路。雄蟹揮大螯求偶,配對成功後入洞交配。體色會隨時間改變,晚間淺色、白天深色。脫殼間隔、次數隨著成長逐漸減少。有趨光性。在鰓內儲存水分,打水以增加含氧量。

數位公車

本研究探討數位公車在人類未來生活中行駛的可行性。本研究將以所學的數學知識進行公車路徑規劃,並透過「樂高機器人控制系統」以及Microsoft Visual Basic 軟體程式之撰寫,在棋盤式城市區域中模擬公車行駛情境,靈活搭配各種方案找出最佳路徑,達到便利快捷的高運輸效能。