全國中小學科展

國中組

新鋅向銅

本實驗從電極數目、電極表面積、鹽橋種類、電解液濃度及自製果凍電池影響鋅銅電池電流和持久性,並改良課本電池實驗。結果顯示鋅片越多、硫酸銅濃度愈高,供電時間愈久;鹽橋以硝酸溶液發電量最高;果凍電池中電極片接觸面積、硫酸銅果凍濃度、硫酸鋅果凍鋅粉添加,與電流呈正相關。溫度越高,電流越大使用時間越長。硫酸銅果凍濃度為飽和時可持續發電七個小時。用過的果凍浸泡於電解液中,可再提供電流重複使用。綜合所有IV曲線,飽和硫酸銅果凍配添加鋅粉10克硫酸鋅果凍、於40℃時供電最久且最穩定。課本鋅銅電池實驗發電量小,經本實驗改良鋅銅電池,果凍電池大小面積約15 cm2,即可讓LED燈發亮,增添許多趣味性與教育意義。

海氏掠蚊(Lutzia halifaxii)獵捕白線斑蚊的行為研究及運用於生物防治的評估

小學在採集過程中幸運地採集到身體呈魚骨狀,較白線斑蚊大1.5倍的大孑孓,發現其會攻擊並掠食白線斑蚊(Aedes albopictus)孑孓。經病媒蚊專家鑑定為國內少見,但因不傳播疾病,以致較少文獻探討掠食行為的海氏掠蚊(Lutzia halifaxii)孑孓。本研究為國內首次對海氏掠蚊生活史及掠食行為進行之調查研究,結果有三:(1)海氏掠蚊孑孓的棲地與白線斑蚊等多種孑孓重疊並掠捕其為食;(2)海氏掠蚊的孑孓期為14~21天,公蚊壽命為25天,母蚊為40天;(3)海氏掠蚊可掠捕白線斑蚊孑孓,為功能反應曲線П型,捕食量隨獵物密度增加可高達177隻,並可明顯降低白線斑蚊羽化數量達90%。結果顯示利用海氏掠蚊進行生態滅蚊具有高度潛力,可進一步發展成為未來疾病與病媒蚊控制策略的工具。

分堆問題之收斂性的探討

此作品研究「在n堆彈珠數目的分堆問題,當每堆個數不同並進行分配,每次都從最多個數那堆拿最少個數那堆的數目給最少個數的那堆,直到收斂或出現迴圈時,則停止分配彈珠。」首先,探究分配過程中,奇偶數變化與總和(∑)的關聯性,進而觀察出可達成穩定狀態(收斂)之條件的規律;而當無法達成穩定狀態時,起始彈珠數之總和固定,在甚麼條件下會形成最大迴圈或最小迴圈,其迴圈數是多少,而迴圈的個數又會是多少;並探討起始值在甚麼條件下,其分配過程中,每個組合都能經過且不重複;最後,將分配過程所找出的規律,運用數學邏輯並加入條件因素,寫成演算法,利用程式GDScript動態語言執行,並呈現其分配過程及驗證我們的方法。

守護神

台灣位處於亞熱帶,多雨多霧是它的特色,再加上冬令時間晝短夜長,學童上下學的時候往往造成險象環生,傳統式的書包僅用簡易式的反光條作為安全裝置,並不能有效防止交通意外的發生,於是;我們將超音波感測器裝於書包後方,以利偵測後方物體的距離並配合 應 3C 產品的使用,加裝USB 座,提供緊急電源使用,讓傳統的書包增加更多新的功能,使學童上下學在安全防護上更上一 層樓。

高砂鋸鍬形蟲幼蟲環境適應、攝食行為及影響其成長因素的研究

鍬形蟲幼蟲期的成長是影響成蟲體型大小的關鍵,本研究探討幼蟲適應行為、攝食模式以及影響其生長的各種變因。研究者設計結合蛇管攝影的飼育箱觀察幼蟲土壤下的行為,並探究食材、空間大小、溫溼度等變因對幼蟲生長的影響。 研究發現,幼蟲剛換新環境時會往土壤下鑽,並在2-3天以內,滯留於土下12公分深的位置不再下鑽。幼蟲的光反應為負趨光性,遇到光及干擾,會用口器及前腳夾取混雜排遺的土壤,擋住光源並將自己包在封閉環境中。 幼蟲口器結構分為觸鬚、上顎、下顎,上唇、下唇。攝食模式依時間先後分成「偵測」、「剪食」、「夾取」及「送入」四階段。幼蟲最佳飼育環境為:溫度介於20±2℃間、濕度介於濕度計3-6格的中濕度土壤。

萬籟怎會俱寂-充滿杯中的聲音

將麥克風放在燒杯裡,遠處的喇叭所發出的聲音,會充滿整個燒杯容器,在裡面迴盪,並且透過麥克風,將聲音回授到擴大機內將聲音放大,再傳到燒杯內的麥克風,又傳回擴大機……,這樣的現象叫做聲音的回授。 經過實驗的證實: 一、 用手蓋住瓶口,回授音即消失,聲音果真充滿容器內。容器越小,回授的聲音頻率越高。 二、 不同距離產生的回授音頻率曲線呈現高低起伏的鋸齒狀。若將鋸齒的高點當波峰,相鄰兩波峰的距離當波長,可以求得聲音在當下溫度時的速度,與理論值誤差很小。 三、 量筒(閉管)內的回授音,因與擴音器的聲源形成兩聲源的聲波干涉現象,量筒內相鄰的兩相近高頻間的距離(波長),與頻率(或測得頻率的倍數)的乘積會等於聲速。

「觸」水「浮」「能」-探討漂浮太陽能板之效能提升

為了提升太陽能發電功率,我們設計出能將光熱分離的蓄熱器,裝置包括:一、雙層壓克力板的底層,有效降低太陽傳到太陽能板的熱;二、微傾斜的側邊設計,在木板上黏貼具隔熱且環保的厚紙板;側邊致冷晶片熱端貼上塗黑鋁箔將蓄熱發電;三、利用菲涅爾透鏡當成上蓋,具聚集太陽能量的效果,也能阻擋向上的熱對流,使致冷晶片發電量提升。 實驗中利用四片串聯的致冷晶片,將太陽能板發電時背面產生的廢熱用來發電,能有效降低太陽能板溫度並大量提升太陽能板的發電功率。 我們製作出的漂浮複合式發電裝置,整體發電功率與原先太陽能板相互比較,發電量可達到2.05倍,有效增加綠能發電效率,同時具有節省水資源、環保素材再利用、節省佔地面積等多項優勢。

「少一色的蠟筆」 --- 自製植物色素蠟筆的改良

日本公司因為沒有找到藍色的蔬菜與水果,於是公司命名為mizuiro(藍色)。本研究希望可以找到與市售藍色蠟筆最相近的青黛自製粉蠟筆。研究中發現: 一、藍色調整 (一)、符合△RGB介於0-277之間與藍色系列的B/R值達1.2倍以上,B/G值應達1倍以上且B>G>R的配方有: 1.吸色介質:無添加、硬脂酸、滑石粉。 2.溶質:去光水、糖。 3.染色次數:3~15次。 (二)、增加染色次數可降低△RGB,若重覆曝氧6次以上染色後的蠟筆,成品的△RGB與市售品相當。 二、蠟、油、與吸色介質配方 (一)、油5ml,15公克蜜蠟,5公克大豆蠟,滑石粉3公克,青黛粉3公克為自製蠟筆配方,其硬度與出蠟量與市售品相當。

『水』心所遇 —探討不同濃度液滴在處理過載玻片表面的互動

我們發現了一個有趣的實驗,丙二醇液滴在處理過的載玻片上會像小蟲一樣互相推擠追逐。設計實驗去了解這樣的現象,探討的變因包括液滴的大小、液滴間起始距離、濃度、濃度差、其它溶質、還有可能的原因。我們主要的發現包括 一、 大小液滴都可能會發生,但模式會有一些差異。 二、 丙二醇液滴一開始邊緣的距離不能太遠,超過4mm以上就可能會失敗。 三、 高濃度時不易發生,低濃度比較容易發生。 四、 濃度差大和小的結果是不同的模式。 五、 不同溶質的液滴也可能會有類似的現象。 六、 除了丙二醇溶液還有乙酸、甲醇、乙醇和異丙醇也有類似現象,食鹽、氫氧化鈉、蔗糖溶液就沒有這種情形。 七、 液滴的蒸氣可能是這個現象發生的重要的原因之一。

白殭軍笑談色光素-白殭菌的習性探討

本實驗採用野外木蠹蛾殭蠶、市售偏紅及偏白三種殭蠶作為材料,並討論殭蠶特性及其體內成分對黑色素生成。其真菌菌絲皆深入體表層內,偏紅者由青黴菌產生胡蘿蔔素所致,偏白者有石灰。木蠹蛾及偏白殭蠶皆有小球孢白殭菌寄生,實驗結果發現藍光可刺激該菌孢子萌發。偏紅殭蠶上青黴菌有暗紅色及白色兩種菌落,發現紅光會促進白殭菌菌落萌發,且會誘發高比例的暗紅色菌落;而藍光有抑制暗紅色白殭菌的效果。投入白殭菌液或木蠹蛾殭蠶萃取液至0.17%黑色素水溶液中,能有效使墨魚黑色素分解,另偏紅殭蠶萃取液使黑色素分解能力勝於偏白殭蠶萃取液,能減少黑色素比例。