全國中小學科展

國中組

光與影的交錯

本研究是參考光合作用對葉片的影響而有了行動的方向,我們知道光合作用的產物是葡萄糖,並轉化為澱粉的形式儲存能量。我們以鋁箔紙覆蓋在受光不同天數的葉片上,校園植物材料的選擇則盡量以嫩葉、 少毛狀物、較柔軟、角質層薄之葉片為主,藉由加水加熱的方式,再以酒精隔水加熱褪去葉綠素的干擾後,以碘液測試葉片所含之澱粉的多寡所產生的圖樣變化。最終將經碘液處理後的葉片樣本,測試在不同酸鹼及溫度等環境下,對於「碘-澱粉錯合物」的影響,並在當中選取對葉片最適合的酸鹼性及最良好的保存溫度,藉以改善植物進行光合作用實驗所呈現的結果。

酵母菌發電─單槽式微生物燃料電池的性質研究

微生物燃料電池的陽極是用酵母菌在混有石墨粉的低筋麵粉或糯米中培養,數天後,加水覆蓋,當底部成為缺氧狀態時就完成了。我們發現培養酵母菌的營養物質的重量、培養的時間或石墨粉的純度、質量、顆粒大小等,都會影響陽極氧化電位的高低。 用兩層玻璃紙包著石墨棒和98%的石墨粉做為陰極,不需通入空氣,就可以維持很高的還原電位。通入空氣之後,還原電位會增加。陰極泡水4天後,可以去除石墨粉中影響電壓的物質,提高還原電位。 以糯米製作出來的微生物電池最大電壓0.455V,添加適量的葡萄糖,電壓可達0.651V,如果加入鐵圈到微生物底泥中,電壓可達0.823V。 本研究獨創的單槽式微生物燃料電池,構造簡單,電壓穩定,一次可以操作多個,有利於多種變因的探討。

葉綠素的長生之道

以校園地瓜葉為材料,萃取葉綠素酒精溶液前,先以熱水加熱10分鐘與15分鐘,其葉綠素萃取效果最好。在pH5以上之處理,較能維持住葉綠素之色澤,即便在一週後仍呈現綠色,pH3處理者無法使葉綠素穩定。日照處理較其他LED光質如紅光、藍光、綠光與白光處理者,其葉綠素穩定性最差,且日照48小時比日照24小時處理者,葉綠素劣變明顯;反之,LED藍光處理者色澤穩定度較佳,故建議以藍色作為裝取精力湯容器之顏色。高溫處理組(60℃-65℃)葉綠素保存較室溫(25℃-28℃)與低溫(4℃-5℃)不易。為了保持新鮮地瓜葉汁液的鮮度應避免日光直接曝曬。應用電腦Microsoft Word軟體 RGB三原色(R為紅色、G為藍色、B為綠色)數值,估算其葉綠素含量,達到簡單、快速、易操作等優點。

二刀流十傑 — 從S=A+B+C=定值的推推樂遊戲談起

〝十傑〞指的是10個違反本文〝基本定理〞但仍能保持相似的△。二刀流指的是這十傑都產生在倒數第二條分角線上,在A,B,C三隊的〝推推樂〞團體遊戲活動過程中,本文發現從對應的輾轉相除法中可取得有用的P值、Q值、R值,用於推導演算規則預判遊戲結果。而在S=180時,使用分角線幾何作圖,可用來重新發現△中的Bevan Point,又利用前述建立的演算規則可推導倒數第二刀交叉形成的△的三內角及其順逆時針偏向屬性,進而在整數內角角度中找到10個特殊的相似△(本文稱之為十傑),這10個特殊的△的三內角有一定的特殊相關比例,利用這套比例關係式及S值的標準分解式可在任意S值遊戲中找到對應的〝傑數〞,非常有趣。

破戒的圓葉挖耳草

本研究以新竹縣竹東軟橋地區原生的圓葉挖耳草為研究對象,研究結果如下: 圓葉挖耳草分佈於濕潤、pH值4~6的岩壁上。無根,走莖發達,植株約2~3cm;單葉圓形或匙形;花粉紅或紫紅色,花柄高1~2cm,有花距;果實為乳白色蒙古包狀;種子橢圓,表面布滿倒刺。捕蟲囊為圓形囊袋狀,觸角狀毛為二分岔錐狀,無觸發毛,但能黏住小生物;植株生長受水分多寡影響。捕蟲囊從囊瓣出現到發育成熟約需9-11天。 圓葉挖耳草為雜食性,50%的捕蟲囊中有藻類,37.5%為小蟲,以搖蚊幼蟲和線蟲為主。59%的捕蟲囊囊口含花青素,多呈紫紅色、紫色或藍色。花青素的顏色變化與食物種類、消化時間及外在環境的酸鹼值有關,亦可能有預防強光突然照射與引蟲入袋的功能。

菇菇「蛋」自強—微型化菇類子實體培養實驗,探討不同逆境條件下的出菇表現

為了使菇類子實體培養微型化、觀察逆境下的出菇表現,我們將四種菇類太空包切割成不同大小,發現體積會影響產量,且撞碎的太空包修復後仍可發菇,於是我們將其分裝並進行「扭蛋菇」實驗。我們發現,將秀珍菇扭蛋菇通氣可使走菌加快、且體積越大走菌越久但產量高,最後選擇7.5 cm蛋殼填裝150克木屑作為對照。實驗發現,秀珍菇24℃發菇率高、無論是否照光菇蕾數上>下側,溫差、冰凍半顆、綑綁、電擊會刺激發菇,但產量不變;黑暗發菇率不變,火燒整顆、泡水、烘烤使發菇率與產量下降;此外,藍寶石菇和白雪菇最耐低溫,18-20℃最適合發菇,珊瑚菇耐熱28-30℃一週內發菇率最高,但易捲縮,建議24℃培養,長得慢但品質好,最後我們提出四種扭蛋菇栽培建議。

翻滾吧!飛輪

飛輪這個有趣的科學玩具在許多地方都看過許多次了,但對於飛行的科學原理都不大明瞭;我們利用伯努利定律討論飛輪飛行的原因後,使用控制變因法進行三階段的實驗設計,探討操縱變因對飛行距離的影響;從實驗結果可得到三項結論:一為飛輪長度為2.5cm 與5.0cm 其飛行距離最遠,當長度增加時風阻與重量的影響導致飛輪不穩定;二為最佳前端重量為絕緣膠帶纏繞10 圈時,其飛行距離最遠,如前端重量減少時太輕容易被氣流影響、前端重量增加時太重會提前落地;三為發射台發射的平均飛行距離均勝過手臂直接拋擲,顯示出我們組裝的發射台以及設計的實驗具有相當的準確性;這次科展實驗結果可提供給家長、教師與學生們一個簡易的模板參考。

消波柱降低水流衝擊最佳模型探討

本研究主要是針對消波柱的形狀、排列方式及消波柱與橋墩距離,探討消波柱對於減緩水流衝擊力的影響,進一步尋找減緩水流衝擊力最佳模式。在消波柱的形狀實驗中,實驗結果呈現以消波柱尖角正對水流方向擺設,最能減緩水流對模擬橋墩的衝擊力,等腰三角柱體之效果以300 ﹥600 ﹥900 ﹥1200 ﹥1500 ﹔進一步實驗,我們調整消波柱的排距、間距,由實驗結果發現,當排距為5cm,消波柱間距為2cm,消波柱放置於模擬橋墩距離30cm~40cm的效果最佳。綜合以上實驗結果,有效減緩水流對橋墩的衝擊力不能只是阻擋,必須使用部分阻擋、部分緩衝方式更能達到緩衝水流效果,最佳模型建議為消波柱間距2cm、排距5cm、距離橋墩30cm~40cm,對水流的衝擊力能降到最低。

「竹」巢高手-探討影響棕泥壺蜂築巢因子

本研究探討影響棕泥壺蜂築巢的因子,利用One-way ANOVA CRD模型分析,以巢室口顏色改變、更換巢室位置、清洗巢室口及噴灑花香等不同因子進行實驗,並比較壺蜂往返巢室、巢室口徘徊、巢室內停留等時間上的差異,再觀察受到障礙物阻擋時、天敵侵入後壺蜂的反應,探討壺蜂築巢的秘密。初步得到結果,前三項的檢定統計量分別為F0=0.6222、F0= 2.0134、F0=1,為接受H0,顯著性表示這些因子不會影響壺蜂進入巢室。但噴灑花香得到F0= 245屬於拒絕域,為拒絕H0,有足夠地顯著性表示,改變巢室入口氣味,會顯著影響壺蜂進入巢室。另外刻意阻擋以及天敵侵入雖然沒有顯著意義指出對築巢有影響,但是就從壺蜂身上已經觀察到出現異常的行為。因此氣味是影響棕泥壺蜂築巢最主要的因子。

銅銅滾『蛋』『殼』真神奇

蛋殼內約九成成分為碳酸鈣。實驗結果顯示蛋殼對吸附銅離子有良好的效果,蛋膜則無。我們為了提升蛋殼吸附銅離子的量與速度,做了六個實驗,分別改變不同溫度、轉速、蛋殼質量、顆粒大小、吸附材料及環境酸鹼度,實驗結果顯示,轉速及溶液酸鹼度對蛋殼吸附銅離子的量與速度並無太大影響。而蛋殼顆粒大小、質量及溫度及對於吸附銅離子有明顯差異,所以改變蛋殼質量與顆粒大小可提升吸附銅離子的量與速度。最後再以茶葉蛋、土雞蛋蛋殼進行銅離子吸附條件探討,並發現土雞蛋與雞蛋蛋殼對銅離子吸附效果較佳。