全國中小學科展

國中組

鳩佔鵲巢

「鳩佔鵲巢」的題目中將喜鵲餵食的規則寫了出來,我們列出不同的狀態後確實找到所有答案,接著我們進一步將「鳩佔鵲巢」題目進行擴充,使題目中五隻喜鵲擴充到所有正整數,我們發現餵食的順序可以同餘來計算,進而研究找出其所有的答案,之後又加以研究總共吃到的喜鵲數量。

微型鋅銅電池

課本中的鋅銅電池,藥品用量大,鹽橋製作也較費時,製作完成後,又會面臨電流過小以及不穩定的問題,這種傳統鋅銅電池約能產生2mA左右的電流,並無法使毫安培計有明顯偏轉,但又會超過微安培計測量範圍。歷屆科展的改良方式,是提高藥品濃度,或將鹽橋以玻璃紙代替,又或是將硫酸銅硫酸鋅做成凝膠,這樣製作較費時且較不利於回收再利用。我們嘗試在歷屆科展資料中找尋影響電流的關鍵因素,再設計微型鋅銅電池原型。最後,我們製作出用量僅傳統鋅銅電池藥品用量 1/10,但電流提升數倍的微型鋅銅電池,能讓毫安培計偏轉更明顯、藥品能回收反覆利用多次電流不衰減、能驅動LED,能在低用量低濃度即能使微安培計良好運作,又便於探討各種變因影響的電池。

醇醇欲動滑油滋-利用馬蘭戈尼作用探討苦茶油純不純

我們選用八種油品與兩種醇類做液滴擴散實驗,發現異丙醇擴散速度過快,所以選用乙醇進行後續實驗,並加入中性藍色顏料作為染劑。再以四種乙醇濃度(95%、90%、85%、80%),對不同油品進行液滴擴散實驗,發現苦茶油加入乙醇液滴不會散開,其他油品在滴入95%乙醇時,液滴擴散面積最大,其他濃度的擴散情形則表現不一。我們以三種市售苦茶油進行實驗,發現液滴皆不會有擴散的現象,但加入大豆油混合時,當混油的多元不飽和脂肪酸高於10%,就會有擴散情形,另外,我們利用豬油加入大豆油中,當多元不飽和脂肪酸低於10%就會有液滴縮回的情形。因此我們認為可利用85%的染色乙醇來判斷苦茶油的純度是否達94%以上。

天吶~我用蛋白把湯變清澈了 —蛋白打發的泡沫對食材浮沫的吸附力探討

實驗中蛋白打發最佳的情況,是使用電動打蛋器打發3分鐘綿密的雞蛋蛋白。打發的蛋白加鹽1克水煮後,打發的蛋白體積最大的狀況96.7±5.4ml,而且蛋白加鹽煮起來QQ的不易破掉,所以之後的實驗在打發的蛋白前都加1克的鹽。以下是每種食材產生浮沫的處理方法最佳方式為: 牛肉水煮沸後30秒,加入打發1分鐘的蛋白不攪動。 牛骨加入蛋白時機是在水煮90℃時,加入打發3分鐘的蛋白後不攪動。 豬骨水滾後60秒加入打發3分鐘的蛋白攪動30秒。 蛤蜊水煮沸後馬上加入打發3分鐘的蛋白攪動60秒,可使湯變得更清澈。 蝦頭水煮沸後30秒時加入打發5分鐘的蛋白後不攪動。 魚骨加入打發3分鐘的蛋白後攪動60秒,效果最佳。

Arduino與Excel在化學反應連續量測之應用—秒錶實驗

硫酸鈉水溶液與鹽酸溶液反應會產生硫沉澱,沉澱量變化可用來表示化學反應快慢。近年來,數位量測取代肉眼觀察,但量測終點的閥值卻都是由實驗者主觀地自訂。我們不斷改進實驗,做了以下努力與成效: 一、 利用ARDUINO配合光敏電阻進行全程連續量測,並由數值分布圖發現硫沉澱速度並非固定。 二、 因為有讀取到全程連續量測值,我們測試出同時配合EXCEL的AVERAGE 與高次方TREND函數進行數據優化,可以成功反推每個瞬間反應速度。 三、 由全程連續量測發現,原想以反應結束的時間做為閥值是不可行,但我們意外找出非人為定義之閥值,且此閥值不受(1)外在光源強度、(2)容器深淺或容量、(3)感應器校準與否之影響。 四、 我們求得達到反應最快時之反應速率級數。

雙「風」對決,勢「伴」功倍—探討季風對颱風風場之影響與模擬

為探討季風對颱風風場之影響,本研究選取自2013至2023年間279個颱風,分析與季風互動後的七級風範圍及氣流輻合情形,並設計實驗模擬。我們發現,約84%的颱風受季風影響,常使風場不對稱,本研究以螺旋形取代傳統的正圓描述颱風風場,發現東北季風共伴時,風場北大南小、西大東小,為6字等角螺線形,輻合帶類似鋒面結構且多在北側;西南季風共伴時,風場南大北小、東大西小,為9字等角螺線形,輻合帶多在西南側;雙側季風共伴則都有影響;而無共伴時,風場呈橢圓形且無明顯輻合帶。本研究以水流場實驗模擬單、雙側季風共伴輻合帶,並分析實際颱風案例之氣流進入角,以氣流場裝置模擬颱風受季風影響的風速與風向場不對稱性,其結果與實際情形吻合。

纏蝕鯨豚—— 露脊鼠海豚在馬祖的擱淺研究

本研究主要利用資料分析,了解影響露脊鼠海豚擱淺的原因;並且使用動態模擬實驗,了解露脊鼠海豚在海上被動漂移的路線和擱淺的分布情形。 研究結果顯示,1.在人為活動中,海漂垃圾堆積與鯨豚擱淺具有最大的相關性,但是不具有因果關係.從露脊鼠海豚的死因研究推論,漁業混獲與遭受撞擊(船擊)才是致命的因素。2.牛角澳有穩定的擱淺數量且包含幼體,可能與靠近露脊鼠海豚棲息、育幼活動場域有關.

鱟來的故事─二齡三棘鱟的發育與攝食

本研究探討鱟在室內養殖環境下的之生長情形及視覺嗅覺感官對攝食的影響,結果發現在室內養殖環境裡,鱟受精卵在水溫恆定30°C環境下孵化為一齡鱟的速率較室溫環境下明顯為快。另外,一齡鱟在經過長時間未進食後,在75天後爆發式的成長至二齡鱟。幼鱟在不同亮度環境下,多數的幼鱟會持續停留在照度適宜的區域。少數明顯對白光表現趨避行為的幼鱟,大多是向暗區移動,對白光呈現逃避的特性。分別在綠紅藍三種色光的環境下,多數鱟會持續停留在初始區域。少數明顯對色光表現趨避行為的鱟,對綠光與藍光較會表現逃避的特性,呈現向暗區移動,對紅光的則顯示趨近的特性。二齡鱟能分別以嗅覺與視覺感知食物的位置並朝其方向移動接近。

及時「溝」通—建置校園24小時水位偵測系統

我們學校之前是埤塘,地勢較低,因此,只要下大雨,水溝就會淹水。我們調查了學校常淹水的地點,發現水溝在大豪雨時,大約15分鐘就會淹水。我們詢問總務主任得知,一個可以24小時偵測水位並且上傳至相關人員手機的水位感測器,大概需要20至30萬元。所以我們決定自行製作一個適合學校地形且便宜的24小時水位感測器。在感測器方面選擇了超音波感測器而不是水位感測器,因為它具有測量距離較大(約2~230公分)和數值非常穩定等優點,另外抽水馬達(模擬工業馬達)是運用繼電器控制,未來實際場域可以裝上工業用的抽水馬達來使用。軟體方面利用Motoduino寫程式,來進行ThingSpeak 24小時監控,最後利用IFTTT傳至相關人員的LINE。

kalus-nibu'的生殖行為—探討枯葉大刀螳螂交尾、產卵、孵化的生殖行為研究

本研究探討枯葉大刀螳螂 (Tenodera aridifolia aridifolia)生殖行為,研究一交尾行為結果:過程中雄螳螂會以78±19.8cm/s的速率逃離雌螳螂的獵捕,如被雌螳螂咬斷頭胸,可再活5天。研究二產卵 結果:雌螳螂腹部擺動幅度 2.5±0.1cm做類心臟線螵蛸,為後代預留一道 0.744cm出口。研究三 螵蛸對 卵防護 結果:0.12g水 在防水片全蒸散後,螵蛸內仍有 0.06 g,受外力擠壓後可回復2/3形態。研究四孵化結果:前若蟲跳出螵蛸,平均重力位能3.23x10-5J,以0.005mm線柄吊在空中、可承受.02gw、需12min脫皮成為初齡若螳,以上完成交尾、產卵、對卵防護、孵化生殖行為之研究。