全國中小學科展

國中組

「殼」以隔熱,「殼」以隔音

本實驗研究-小麥、花生殼、龍眼殼、咖啡渣、葵瓜子殼是否有隔熱和隔音的效果。 以白膠和糯米為黏著劑製成各種殼板,測量其在不同厚度時,在室外陽光和室內燈光下的隔熱效果,以及不同波型和頻率下的隔音效果。實驗顯示: 一、五種殼板都有隔熱降溫的效果,效果最好可達到15℃(白膠底)和13.2℃(糯米底) ,平均花生殼版的隔熱效果最好。 二、氣溫越高,殼板的隔熱效果越好。 三、殼板的密度對隔熱效果影響不大,但對隔音有一些影響。 四、隔板增厚之後,隔熱不一定變好,但咖啡渣、小麥隔熱效果可增加4℃之多。 五、殼板都有隔音效果,0.5公分隔音效果最好的是咖啡渣,1公分效果最好的是龍眼殼。 六、殼板增厚後隔音效果都變好,只有咖啡變差。

「打手機鄒(Taso ci cou)的智慧」-探討鄒族手持趕鳥器之力學聲學及實際效能分析

本研究主要目的為探討鄒族手持趕鳥器之力學、聲學及實際效能。我們發現鄒族趕鳥器為省時費力機械,手持位置須遠離支點,製作最佳材料為桂竹>綠竹>麻竹,一節竹子長度越長可以打擊出較大響度聲響,寬度為6.5cm為最佳製作趕鳥器的寬度,竹節個數以二個為最佳的製作個數,新鮮的竹節製作出器響度和頻率較高的趕鳥器,但竹子放置乾燥後聲音會變清脆,反而可以出現除了基頻以外多個明顯的泛音,也非常適合作為打擊樂器素材,我們實際將音頻錄製後,置於小米飼料旁,發現響度高的鄒族趕鳥器音頻前四天可以有效降低鳥害,但鳥仍有耐受性,故每一支趕鳥器均有其價值,值得保存此珍貴祖先手工智慧。

他來「電」了〜使用水耕植物培養液於化學電池之研究

本實驗旨在以簡單的化學電池,使用水耕植物的培養液體作電解質,代替植物工廠的電源裝置,達到節省能源的效果。首先測試增加光照時間是否可以促進植物生長,在經過多次測試及嘗試栽種水耕植物的實驗,增加光照時間確實可以讓多數植物加快生長速度,對於產能可以有所提升。 利用各種不同電極進行組合,選取其中電位差較大的電極組合,連結LED組,經過最長8小時放電的測試下,都能持續維持LED之亮度。最後在測試補充培養液中鋅離子的實驗中,約放電4小時,即可達補充鋅離子之濃度。在考量溶液內金屬離子的濃度,改以其他效能更好的化學電池(如燃料電池)或配合植物工廠配件,開發新裝置,可以讓植物工廠提高效益,達到節能之目標。

蕨鬥吧!FIRE!-以塵爆進行孢子脂質分析研究

本研究試圖探討「使用含有脂質的蕨類孢子進行塵爆實驗會有什麼樣的效果?可否藉由塵爆實驗結果分析孢子成分」,於是我們使用玉米粉和石松、海金沙孢子進行研究。實驗過程中觀察粉末的各種物理性質,並以染色法分析孢子脂質含量,最後進行開放系統和密閉系統的塵爆實驗並交叉比對。結果發現,石松與海金沙孢子在塵爆過程中因其生物結構特性而會有劈哩啪啦的聲響,且海金沙因孢子之孢粉素殘留會有黑煙出現。密閉系統的塵爆實驗中,我們得到粉末的塵爆威力大小為:石松>海金沙>玉米粉,此結果與孢子脂質含量分析有直接相關。

氣韻”聲”動-亥姆赫茲共振的探討與應用

為了能簡單利用聲能,所以利用亥姆赫茲共振的方式,對原理及應用進行探討,目的是用來找出共振空腔的頻率,並找出旋轉器的共振範圍,使其轉動而產生電流。 亥姆赫茲共振原理驗證: 1、有無瓶頸不影響公式頻率,但將無瓶頸空腔當作極短瓶頸去計算,真實頻率與公式頻率相近,但會影響公式趨勢的變化。 2、瓶頸越長、截面積越小及空腔體積越大其頻率越低,但材質與空腔外型會影響公式頻率的準確率。 亥姆赫茲共振應用: 1、空腔頻率越低,材質越硬,外型越流線越利於轉速,且共振不只在單一頻率,在一定範圍都可轉動,材質越硬,驅動頻率範圍越大。 2、聲量分貝越大,轉速越快,但線圈來不及磁化,電流反而越小。 3、裝置可吸收一定的環境聲能。

海梨柑的另一片天

本研究以在地芎林鄉鹿寮坑特色橘類「海梨柑」為探討樣本,在不同溫度及時間下,利用不同溶劑-水和酒精,進行植株不同部位-皮、葉、枝的萃取,以碘滴定法與DPPH清除率測試萃取液的抗氧化力。由實驗結果得知:抗氧化力以皮>葉>枝。而不論在皮、葉、枝,均以水萃的抗氧化力優於酒精萃取,且高溫萃取較低溫萃取佳。我們選擇最具抗氧化效果的高溫(100℃)、水萃、4小時、海梨柑「皮」之萃取液,進行稀釋及冷凍(-20℃)保存之抗氧化測試,結果可知稀釋後的萃取液之抗氧化力具有濃度趨勢,且在冷凍保存6週後,抗氧力只下降約1/5。最後,將其應用在海梨柑化妝水的配置,約相當於50ppm維他命C的抗氧化能力且有著淡淡的橘皮香氣及溫和(pH5.5)不刺激皮膚的優點。

旋轉乾坤

羊蹄甲的果莢有漂亮的螺旋引起我們的興趣。 我們除了收集各式各樣螺旋果莢進行分析,也將果莢浸水切片成各種不同紋路的方向,再利用烘箱進行實驗,我們得到的螺旋主因是:果莢中的纖維紋路方向是斜直線,果莢乾燥時紋路相互靠近產生密合的力,及纖維變短產生收縮的力,此兩組力量同時作用造成螺旋,並利用彈性膠帶模擬纖維的力反覆實驗來印證。 我們也利用鋁箔紙(兩面材質不同)模擬果莢外型進行實驗,探討果莢彎曲度、腰身等對螺旋的影響。 最後,我們設計出與常見單螺旋樓梯不同的『DNA雙螺旋樓梯』,它類似兩條單行道,上下行走不會相遇錯身。我們還設計出『螺旋週期表』,比起平面週期表,更強調每一原子接連不斷的循環特性。

〝Newton〞 I find you ! –利用開放硬體,設計檢測重力加速度的裝置

自由落體是什麼?對我們學生來說是抽象的單元,透過這次研究,利用不同的積木組合,設計出最穩定的架構,學習程式語言與機器溝通,讓程式為我們簡化人為運算過程,算出最精準的重力加速度,驗證課本所敘述內容,深切了解重力加速的意義。本機器經過實際物體落下測量出時間,準確測量出物體的重力加速度。透過數據的紀錄,可以比較出不同物體間重力加速度其實是不同的,愈重的物體愈不易受到空氣各項阻力的影響,了解更多課本以外的內容。

有誰『感』進來!?〜探討不同植物對周邊植物生長狀況的影響之研究

此研究想了解不同植物對周邊植物生長狀況是否有影響,針對水稻(水田)及玉米(旱田)作為此次研究主題,觀察是否會對周遭植物產生化感作用的影響。由實驗結果得知水稻抑制其他植物生長的能力很強,但水稻無法抑制部分物種,可能是這些物種有適應性,或是水稻可以促進其生長。玉米可以抑制植物的生長高度,但對覆蓋面積影響不如水稻明顯。根據化感作用所造成的影響,水稻應可作為天然的除草劑使用。未來可以繼續針對不同的植物做研究,進而找出更好的天然除草劑,以取代化學成分的除草劑,如此不但省錢更能保護環境,達到對大自然的永續經營。

透視法中的尺規作圖

透視法在建築圖學上是常被使用的方法,例如一點透視、兩點透視、三點透視等。透視法在文藝復興時期對繪畫也產生重要的影響,例如馬薩喬的「聖三位一體」。 我試著不使用幾點透視的看法,而是對透視法建立一個模型,再根據這個模型中得到的性質,去進行一般化情形的尺規作圖,並對透視法中常用的理論進行驗證。 作品說明書中所有的幾何圖形,都是利用Geogebra自行繪製而成。