全國中小學科展

國中組

「滯塵」之道,喬木先知—常見喬木的滯塵能力研究

為了解校園常見喬木葉片的滯塵能力,我們以茄苳、臺灣欒樹、小葉欖仁、烏心石、樟樹、肉桂、榕樹、血桐、龍眼、鵝掌柴等10種校園植物進行實驗。首先我們先觀察葉片的表面構造與塵埃分布,歸納出與滯塵量相關的特徵。接著比較方格法與紙重法2種葉面積計算方法,發現二者方法無顯著差異,再進一步以6種不同粒徑大小的落塵,進行沾附與揚塵的滯塵能力實驗。此外,我們也發現植物與水滴的接觸角大小並不會影響滯塵量的大小。隨著落塵的粒徑越來越大,血桐、小葉欖仁、榕樹和臺灣欒樹4種喬木的滯塵量也越來越差。無論粒徑大小,滯塵能力最佳的都是血桐、小葉欖仁和榕樹,建議校園可栽種滯塵力強的樹種,以減輕揚塵現象及沙塵暴肆虐時的空氣污染。

圖多變是美--給定範圍內之四邊形數量計算

在給定方格範圍內,尋找不同四邊形數量的一般式,研究包括: 1、給定範圍內之正方形數量: N(N+1)(N+1)(N+2)/(1×2)(2×3) (範圍是邊長N的正方形時)、 [(M(M+1)(M+2))/3!]×[((N-M)+(N+1))/2] (範圍是邊長M×N的長方形時) 2、給定範圍內之長方形數量: ∑_1^M▒n×∑_1^N▒n(含正方形)、∑_(L=1)^M▒[(M+1-L)×∑_(n=1)^(N-L)▒n] ,n≥M(不含正方形) 3、給定範圍內之菱形數量: 廣義菱形個數一般式=狹義菱形個數一般式+正方形個數一般式。 4、給定範圍內之平行四邊形數量: 上下二條直線(斜錯)平行四邊形數量 =(N-1)(N)(N+1) 左右二條直線(斜錯)平行四邊形數量 =∑_(n=1)^(M-1)▒n×∑_(n=1)^N▒n 5、給定範圍為2×N長方形時之等腰梯形數量: 4(N-1)+(1+2)×∆T_奇或偶×2(上下翻轉) 而各一般式彼此間可以組合成新的公式。 例如:平行四邊形一般式=長方形公式 + 斜錯平行四邊形公式。

凍析電解-以果凍取代電解液探討電荷流動方向

本研究利用蝶豆花果凍進行電解。透過將電解質水溶液製作成果凍的方式,使溶液具有固定的形狀,不會隨意流動,且利用蝶豆花作為酸鹼指示劑,方便觀察電解時電極處所產生的酸性物質和鹼性物質,而酸性和鹼性物質讓指示劑顏色改變,藉此觀察果凍膠體內部離子的移動情形。透過電解蝶豆花果凍,能在電解實驗中觀察果凍明顯的變色,使人更加了解離子的流動方向,也能觀察電解實驗在電壓大小、電阻不同、路徑長短不同、同時有不同高低電壓在同一果凍時,離子的流動情形。我們發現電壓愈大,會使電解的速率加快,但是不會影響反應途徑。而在不同電壓中電解,離子會選擇往最高電壓方向移動。

「石」在好玩-探討放石頭的規律

為了在放石頭的限制之下,找出(n×m)大小的方格圖,可以放幾顆石頭,並找出通式,本研究由1×1的方格圖開始慢慢擴展,求出數據,然後利用數據找出規律並利用階差數列、牛頓插值定理找出R(n×1)、R(n×2)、R(n×3)、R(n×4)的通式,並預測R(n×m)會是n的m次方。再藉由費氏數列、二階非齊次遞迴式的解法等方法找出R(1×m)、R(2×m)、R(3×m)的通式及R(4×m)的遞迴式 。透過整合利用階梯式累加法用excel表格整理區塊和區塊間的方法數差,始能快速找出第n列的通式,而求出R(n×5)、R(n×6)的通式。希望利用這些通式,透過整合推出方格圖大小(n×m)的通式。

尼與震的交會-球型阻尼器性質應用之研究

科學家們研究出阻尼器用來減震,但未固定圓底的裝置容易晃動卻較少研究,本研究用力矩和能量原理探究在阻尼器能防圓底震動的效果。我們雷切壓克力板製作出半圓,再用3D列印印出阻尼球,改變施放角度,擺長,擺重,並透過Tracker分析移動軌跡,進而計算週期T、對數衰減率log decrement、角頻率ω、阻尼比damping ratio、指數衰減率α、Q、阻力係數r。研究結果發現模型晃動後,仍符合指數衰減,阻尼球可以降低合力矩,亦符合類簡諧運動(合力矩和位移相關),而擺長對減震效果有限,擺重則因有慣性,效果也有限,我們提出理論模型來解釋上述現象。未來可持續嘗試類簡諧運動模式,擺錘重量的影響,水中複雜運動的模式。

知否?「茶」應是綠肥紅瘦 ― 探討不同環境條件下三種脂肪酶之活性

本研究欲找出可抑制脂肪酶活性之因子,故從110年10月展開實驗,將胰脂肪酶、小麥脂肪酶、念珠菌脂肪酶置入不同市售瓶裝茶、一系列咖啡因濃度環境中,以探討市售瓶裝茶、咖啡因及兒茶素對三種不同酶活性之影響。另外將胰脂肪酶置入以不同沖泡手法之綠茶溶液中,操作變因分別有不同沖泡溫度、茶葉浸泡時間、冷藏保存的時間,用以探討胰脂肪酶於不同環境中之活性大小。研究結果顯示,對於胰脂肪酶,兒茶素跟咖啡因均會抑制其活性,其中以咖啡因影響較為顯著。手沖綠茶之沖泡溫度及時間都會影響其活性,關鍵在於茶液中兒茶素含量;對於小麥脂肪酶,咖啡因可以抑制其活性;對於念珠菌脂肪酶,市售瓶裝茶可以抑制其活性,但並無法歸因於咖啡因及兒茶素。

「蜈」可取代的多腳魔王-探討長足衛蜈蚣的型態與生態行為

長足衛蜈蚣Rhysida longipes是台灣常見的蜈蚣,棲息在潮濕、陰暗的隱蔽處或泥土與腐植土,族群為叢生分佈。春夏季是成蟲交配與產卵高峰期,生存曲線為平均死亡型。幼蟲蛻皮八次成為成蟲,由頭部往尾部蛻皮。體長與棲息土壤深度呈正相關。少水土壤會鑽入較淺的表土層,無水土壤會鑽入較深層。氣溫過高或過低,棲息在深層土壤。喜愛捕食會動的昆蟲,耐餓程度高,會清潔步足、觸角。有趨地性、負趨光性。成蟲對水的耐受度比五齡幼蟲高。最喜愛棲息在腐木高保濕性的遮蔽物。小型棲地,蜈蚣領域重疊度高,打鬥頻率最高。主場蜈蚣容易攻擊客場蜈蚣,將入侵者視為競爭對象,有較高的領域防衛行為。大型蜈蚣攻擊小型蜈蚣次數較多,在咬合與攻擊對方時較佔有優勢。

新型輪椅輪胎發想與應用研究初探

生活中,常常會遇到身障者坐著輪椅十分不便,並非每一個樓梯旁都有無障礙坡道。本次研究主要為發想新型輪椅輪胎,利用彈簧製作輪軸避震器將輪子內部結構進行改裝,使其能夠適應高低差地形,藉由避震器受力產生壓縮變形的特性,使輪胎在碰到樓梯等障礙物時能夠產生形變,以致於輪椅乘坐者能夠用更省力且有效率的方式爬上樓梯,這次研究會針對新型輪胎在爬上樓梯時的穩定度表現以及動力傳遞上進行檢測。實驗發現新型輪胎雖然在平地行走時整體動力傳遞效率較傳統輪胎來的差,但在克服地形障礙時不論穩定度與安全性皆較傳統輪胎來的佳。並期待能夠應用在輪椅上,使身障者不必倚靠無障礙坡道即可輕易克服階梯障礙,省去尋找與移動上的麻煩。

救從這裡來-圖像式避讓裝置效能之研究

我們曾在新聞上看到聽障駕駛因阻擋救護車的路線而遭到開罰,雖非故意,卻也可能造成嚴重的損害。且現在的車室密閉性高隔音效果佳,若音樂播放聲量過大,駕駛人可能因此忽略救援車輛駛近,造成擋道的情形。本裝置是透過偵測救護車警笛所發出的特定音頻,來判斷是否有救護車駛近。輔以AI鏡頭的視覺辨識功能,自動判斷救護車與本車的距離、來向。並透過圖像式的警示標誌提醒駕駛者有救護車駛近,並提示避讓方向。期望能藉著電子化的偵測和圖形化的提醒,讓救護車更有效率的通過車陣。未來也希望能結合自動駕駛系統,增進道路安全,提高救援效率。

Thigmokinesis對多霜蠟鼠婦及光滑鼠婦交替性轉向反應的影響

本研究探討多霜蠟鼠婦及光滑鼠婦是否具有Thigmokinesis,並且此行為是否與鼠婦的交替性轉向反應有關。在選擇室實驗中,5分鐘內有96.7%,10、15分鐘內有86.7%、93.3%的鼠婦選擇停棲在粗糙表面,且在無轉彎的T字迷宮中,有95%的鼠婦在轉向時會受到粗糙面的影響,且當表面越粗糙時,鼠婦轉彎角度越大,此確立Thigmokinesis與鼠婦的轉向反應有關。我們進一步探討外在刺激的影響,發現有73.3%的鼠婦受到外在刺激後,會產生交替性轉向,且當強制轉彎次數增加,鼠婦的交替性轉向反應頻率也增加,因此證明除了強制轉向次數外,外在刺激與牆面的粗糙程度也是影響轉向反應的因素之一。