全國中小學科展

國中組

地球親善大使之隔熱杯套篇

環保隔熱杯套的製作需考量質量輕、隔熱效果好、不添加乾強劑及抗菌劑、破裂強度佳、生物易分解的材料,搭配地方特產,故選用廢棄的茭白筍殼製成的紙塗抹隔熱膠製作出紙漿用量少的杯套。隔熱膠方面,用水性白膠添加四種(咖啡粉、中空粉、活性碳及棉中空碳纖維)熱傳導差且有孔隙的粉末。研究發現,sil-32中空粉有最好的隔熱效果;比較sil-32中空粉的濃度變化,歸納出sil-32中空粉濃度越高有越好的隔熱效果。sil-32中空粉再利用隔熱紙張厚度變化對熱罐表面溫度作圖,發現含有適當甲殼素的隔熱紙張越厚時則隔熱效果越好。因為我們發現sil-32中空粉比其他隔熱粉末效果好,所以決定做中空粉不同體積大小的比較,最後發現D46中空粉的隔熱效果最好。

『擺』『速』可樂!

我們改良了九年級課本中單擺實驗,研發了四代實驗裝置,而我們的實驗裝置主要是利用單擺的週期變化計算出電梯的最高速度、加速度以及平穩度,後來我們利用第三代實驗裝置測量了台北101的超高速電梯,並和電梯業者所使用的專業儀器加以比對,發現有些許的不同,因此我們分析了第三代的實驗裝置的缺點並加以改良,研發出第四代,在第四代裝置中,我們將儀器加裝粗略真空裝置以減少空氣阻力,並使用光柵作為感應器,增加數據的精確度,希望能使自製實驗裝置與電梯業者所使用的專業儀器數據相符度增加。

胃藥ㄉ新情敵─當優酪乳遇上胃酸

根據報導在胃酸過多的情況下除了吃胃片之外,還可以選擇喝牛奶或優酪乳,報導中亦指出喝優酪乳比喝牛奶還要好。本實驗從優酪乳的制酸能力和緩衝效果探討其在模擬胃酸過多情況下的表現。當優酪乳與模擬胃酸比例為1:1 時,即可使胃酸過多現象達到抑制的效果,雖然鮮奶和胃藥同樣具有抑制胃酸過多的效果,但優酪乳具有不傷胃、無副作用的特性。本組發現優酪乳能持續緩和模擬胃酸達6~8 倍左右,顯見少量的優酪乳即可有不錯的緩衝模擬胃酸效果。另外,本組亦利用加與不加模擬胃酸兩種狀況,了解四種廠牌優酪乳加入鮮奶時,乳酸菌的抗酸效果,並利用發酵程度判斷其抗酸性的能力,過程中發現,優酪乳發酵程度受到溫度的影響比受到模擬胃酸的影響還大。

蟑螂的求偶行為與性費洛蒙

為了觀察’蟑螂間的求偶行為及交配過程,我們將下列的步驟列為綱要並開始進行研究的過程和結果。一、蒐集蟑螂的費洛蒙將蛻皮且長翅的蟑螂移到別的箱子中,並強迫處男處女蟑螂分開隔離飼養,使其不能交配保持單身狀態。然後放入飲水、飼料及一些摺成波浪狀或M 型的濾紙或吸水紙(以利牠躲藏和分泌費洛蒙在上面),在10~14 天後取出濾紙作生物檢定實驗,確定是否已經分泌性費洛蒙。二、生物檢定實驗(一) 蟑螂在明暗處對性費洛蒙的反應準備4 組每組2 個大小相同約為10×5cm 的透明箱,且箱底劃一橫線分成2 塊區域,並在每一箱的其中一區放入已集含費洛蒙的濾紙,另一區則放入一隻處男蟑螂。每一組用黑布覆蓋形成暗處,另一箱不變並放在光亮的地方形成明處,並計時觀察處男蟑螂每分鐘越過橫線的次數及特殊行為表現,並紀錄下來並且平均數值,得知明處每分鐘平均越過37 次暗處37.25 次,大致相同因此知道蟑螂在白天和夜晚對性費洛蒙的反應幾乎相同。(二) 蟑螂對性費洛蒙濃度高底有影響準備 4 組,每組2 個大小相同約為10×25cm 的透明箱且箱底劃一橫線分成2 塊區域並在每4 組其中一箱的其中一區放入已集含性費洛蒙且沾蒸餾水稀釋的濾紙,另一區放入一隻處男蟑螂。而另外的4 箱,每箱放入原汁的性費洛蒙,其他步驟和另4 箱相同。再計時和觀察其行為並紀錄這4 組處男蟑螂越過橫線的次數和特殊行為表現,得知原汁濾紙每分鐘平均36 次,已稀釋的濾紙9 次,由此可知費洛蒙的濃度高低影響蟑螂甚遠。三、性費洛蒙誘導之求偶行為將一對處男和處女蟑螂同放在 1 個透明容器,並觀察紀錄其求偶行為和行為表現。

三度空間碰撞

上個學期,我們在物理課學了動量不滅定律,並做過二度空間碰撞的實驗之後,同學們在一起討論:三度空間內的碰撞結果會怎樣呢?要如何證明呢?於是有人發言:非利用閃光攝影辦不到,而且需幾架攝影機同時運用。」當時我們深深不以為然,為什麼不能用些簡單的器材證明呢?我們就證明看看。

照過來~「投影片」與「石墨烯」天生一對,成就了自製可撓式染料敏化太陽電池

我們以投影片為底,分別塗上導電膠、導電碳膠、鎳絲、不同粒徑的石墨粉或石墨烯等導電材料製作可彎曲的導電片,用它們來取代價格昂貴的ITO(銦錫氧化物)透光導電玻璃片,以製作染料敏化太陽電池(簡稱DSSC)。自製的DSSC的兩極中間塗了奈米級TiO2 (14 nm)晶粒,並以紫羅藍花(乙醇當溶劑)為染劑,再以鹿角萵苣(溶於乙二醇的溶劑中)作為電解液。實驗結果發現,最好的導電材料首推「石墨烯」,並發現以「投影片/鋁膠帶/石墨烯」組合作正極,以可透光的「投影片/導電膠」作為負極,可獲得較高的發電效率。自製的太陽電池不僅製作成本很便宜,而且還可以彎曲喔!

兵蚜向前衝–社會性竹莖扁蚜(Pseudoregma bambusicola)之防衛行為

本研究是為了探討竹莖扁蚜(P. bambusicola)之兵蚜的防衛行為,並進一步探討螞蟻與蚜蟲之間互利共生的關係。結果顯示,兵蚜在族群中確實有型態上的不同,造成兵蚜有利於防衛的條件,且發現蚜蟲的防禦不一定需要仰賴螞蟻,除了螞蟻之外,還有部份種類的蚜蟲可藉由階級中的兵蚜來進行防衛,尤其是另一種栓葉安息香的造癭性竹莖扁蚜群,更能夠彰顯兵蚜群體中的作用。

物質粒子有多大---油膜實驗

分子、原子和離子是組成一切物質的基本單位,這些粒子極為微小很難用直接的方法測其體積。我們在初二曾做過油膜實驗,第一次試著探求一箇分子乃至一箇原子的大小,感到莫大興極,但實驗中所用硬脂酸石油醚溶液(濃度為0.1g/l,即稀釋比例約 1/10000)滴一滴到水面上以後,擴成薄膜似乎受到水漕的限制,好像立即又被彈回來似的,縮成較小的面積,同時水面上撒佈的滑石粉對油膜的擴張也似乎有密切的關係為了解開些疑問在老師的幫忙下展開我們的探討。

代數與幾何的橋樑

某一天當我正在作圖時無意之中發現到2/3=0·666… 在這直線坐標系裹不知該如何下筆來點出這令人頭痛的一點, √3= 1.732…… 也碰到同樣令人百思莫解的問題,於是我絞盡腦汁,十分費神地反覆思考著,想觸類旁通來發現代數中+─X÷ 在幾何上扮演著什麼重要角色?能否利用幾何方法證明三大平均數呢?這一連串的問題,引起我無限的好奇,但又攪得我眼花撩亂,頭昏腦脹,於是下定決心,想徹底細心加以研究分析,來證明這顛撲不破的真理,但卻又令我腸枯思竭,不曉得該從何著手做起,於是便與志同道合的同學,日夜不間斷加以深入討論,有問題再去請教數學老師,終於發現到其中奧妙的哲理,想做一個代數與幾何的橋樑,來溝通代數與幾何的密切關係。

天啊!這怎麼怎能?

當豬不再吃餿水、廚餘堆肥化垃圾為資源來談廚餘堆肥化之必要性,就不難理解為什麼要鼓勵學校針對營養午餐所產生的廚餘進行資源回收,通常中等及初等學校是資源回收工作最徹底的單位,但是並不包含有機資源回收,根據本小組調查台中市 33 所國中、60 所國小,其營養午餐的廚餘均無資源回收,探究其窒礙難行之原因,不外乎空間問題、衛生問題、費用問題及處理方法問題,因此本研究小組針對以上問題進行實驗。實驗結果發現,校園廚餘堆肥並不適用田間或農畜牧業之好氧處理方式,亦不適用家庭廚餘桶的厭氧處理方式,最適用以二階段式好氧、厭氧處理方式,廚餘先以好氧方式堆肥約 7 至 9 天,再進行密封厭氧處理約 15 天,即可將廚餘分解成過半熟肥狀態,而後混入土壤中約 10 天,讓土壤中的天然微生物更進一步分解廚餘,廚餘堆肥品即可被植物所利用,若在廚餘混合物中添加食醋或有機土,更可有效縮短廚餘堆肥時間,只需 24 天左右即可完成堆肥工作,若是在廚餘混合物中,同時添加食醋及有機土,應該會有更好的效果,當廚餘堆肥時間縮短,則廚餘堆肥空間即可縮小,當採用二階段式廚餘堆肥,就不會有環境衛生問題,但是有幾點必須注意,在第一階段好氧處理時,其透氣孔必須放置適量的活性碳吸附可能產生的異味,在第二階段厭氧處理時,必須定時排除液肥(滲出水),稀釋約 100 倍後才能施肥。