全國中小學科展

國中組

『喊水會結凍』─豆花凝結

為了想探討影響豆花凝結效果的各種因素,我們先從凝結時需要的水量著手;接著分析相同的水量,如果凝結劑(石膏粉)的量不同,凝結出來的結果有何差異?除了探討成分外,我們也研究在製作過程中,有無攪拌是否也影響凝結效果?而除了石膏粉可以當凝結劑外,還有什麼可以當作凝結劑?另外,在製作過程中,溫度的高低對凝結效果又有什麼影響?最後,除了黃豆以外,其他的豆類是否也能做出豆花?我們先將黃豆泡水六至八小時,使豆子軟化。將適量的豆子及適量的水一起倒入果汁機中打成豆漿。用濾布將豆汁濾出後煮沸,使之去除豆腥味後,去泡沫,加入凝結劑。待其冷卻後,豆花即成,我們再比較其凝結效果。

個人移位跳棋遊戲的探討

課餘時間,老師常鼓勵我們玩一些智遊戲。同學常輪流提供許多題材。我看上的是在Boris A.Kordemskyed,張能杰譯的「趣味數學問題集」中的跳棋問題。茲將書中的問題摘錄如下: ☆移位跳棋 將三個白棋置於如下圖中之1、2、3之方格內,同時在5、6、7三個方格內放入黑棋。 如何將三個白棋子移到黑棋子所佔昀位置內。移動的規則如下:可以將棋子移入鄰斤的空格,或者取出一棋子路過鄰近的棋子置於空格內。本題需要移動15次。 基本上這個遊戲是直線上「移位遊戲」,完成原題3-3的瓶稱並不難,但m-n或其他變化的解題,還真的很傷腦筋。因此我到圖書室想從相關文獻中去找解題的資料,我找到獲選我國參加加拿到1996年科學展覽會的高中組作品。「走走跳跳」: 另外在中華民國第三十九屆中小學科學展覽優勝作品專輯(高中組)中,第二名的優勝作品「乾坤大挪移」也是針對直線型移位遊戲加以探討。我覺得個人移位跳棋遊戲在移動過程中有特別的數學規律,又可以很有變化,於是想進一步研究它。

殺菌大對決~如何確保食用生魚片的安全

2008年衛生署公佈國內食品中毒通報統計,1-6月已發生133件食品中毒案件,而中毒原因以細菌引起比例最高。由於大部分的細菌可透過煮沸法殺菌,只要注意食物的加熱時間、衛生和正確保存,大部分可以防止食品中毒。相對於吃生魚片,由於沒有經過烹煮過程,引起食物中毒的機率大增。本報告經過抽檢市面上生魚片的生菌數,發現市面上生魚片生菌數含量超過衛生標準的比例偏高。透過實驗和研究,測試各種生活中殺菌物質是否可應用在生魚片殺菌上,並找出不影響生魚片口味而且具殺菌能力的方法。最後建議吃生魚片時,先將魚肉浸泡5%檸檬水加1%食鹽水15秒,再用冷開水沖洗10秒,然後再沾調味料,既可享受美食又能吃得健康。如果當時沒有檸檬,可用可樂代替,也有部份抑菌效果。

「用硼砂保存鮮度的蝦可以吃嗎 ?」

蝦子是一般人們很喜歡吃的海鮮,但漁民及漁販因保存較鮮的程度可得較高之利潤而灑以硼砂,此類藥品可引起人類.嘔吐、腹瀉及新陳代謝機能的萎縮,甚而引起中毒死亡;因此,市場上的蝦真含有硼砂嗎?如何去減低其含量呢?此為人們甚為期望的,也可為主婦們多一道有營養的家常菜。

不讓你睡~睡眠運動植物適應時差變化節奏之研究

一天中,酢醬草葉片開展時間比含羞草長,清晨與傍晚,葉片開閉狀況也不同。兩者均能配合12hr光週期穩定調整生物時鐘節奏;6hr光週期,酢醬草調適生物時鐘的能力較弱(與3hr、1hr光週期相似),含羞草對光線敏感度高,能隨即配合光週期而調整。在恆亮、恆暗及亮暗交替環境,酢醬草與含羞草仍啟動睡眠運動,平均週期接近24hr,推論二種植物的生物時鐘機制影響睡眠運動的能力比光線的影響強。 18天的12hr光週期中,調整二次12hr較長時差,酢醬草分別需2天和1天調整生物時鐘節奏配合新的光週期;含羞草在第一次時差後無調適期,第二次須調適5天。相較之下,18天內調整二次6hr較短時差,酢醬草的生物時鐘節奏無調適期;含羞草的生物時鐘分別需要調適3天和1天。

乾耳濕耳─遺傳問題

國中生物課本下冊,遺傳一章告訴我們幾種人類性狀的遺傳。如耳垂分離,美人尖、膚色正常,多指症等由顯性基因控制;而耳垂緊貼、無美人尖、白子、五指、扁平足、血友病等由隱性基因所控制。而老師也告訴我們像身高、體重、智慧等的遺傳較複雜,由多對基因共同控制,甚至環境因子也能影響。而根據我們的觀察發現人頸的耳朵分泌物可分為兩種:耳垢是乾的(乾耳)和耳垢是濕的(濕耳),所以引起我們想進一步了解,乾耳濕耳的遺傳問題。

「煞」費苦心--渦電流在磁煞車上的應用之探討

磁鐵與非磁性金屬轉盤因冷次定律產生阻尼效應而產生煞車效果,常常在物理實驗提到。但如何設計一個渦電流煞車器,又好像不是一件簡單的事。因為牽涉到許多變因,如轉盤材質、厚度、磁鐵與轉盤中心距、磁鐵數量、磁鐵與金屬轉盤距離、磁鐵移動速率等。本研究以”實驗驗證法”的方式,企圖為這些變因找到可依循的準則,進而充分掌握設計要點。為了有效率地分析這些變因,我們自行製作了一套「渦電流煞車分析系統」,可減少許多實驗時間並可記錄即時數據。另外,我們也量測渦電流在煞車系統的熱能分怖情形。在分析這些變因後,提出一份實用的設計指南。在最後,藉由控制磁盤的移動速度及與轉盤的距離,來分析渦電流煞車的各種即時「煞車曲線」。

筊杯的疑惑

本實驗不在驗證筊杯與神明旨意之間的真實性,而是以物理學的觀點,找出筊杯的角度、形狀、大小、材質與掉落情形之間的關連性。此外,為了減少人為因素造成的實驗偏差,我們以鋁夾作為擲筊臂,以樂譜架作支架,製作出擲筊器,盡量使每次擲筊動作達到一致,並經由反覆的擲筊,探究不同角度、形狀、大小與材質的筊杯,驗證人稱的「聖杯」,其機率是否真為二分之一。且應用牛頓三大運動定律,觀察筊杯掉落時的不同狀態,如速度和落地點及筊杯間與地的接觸狀況,尋覓聖杯的成因。我們也應用電腦軟體繪製筊杯的3D圖,計算陰面及陽面的表面積,並以陽面與陰面的比值,製成曲線圖,觀察表面積的比值與形成聖杯的關聯性。

夾娃娃機的科學

因為對夾娃娃感興趣,吸引我們開始研究如何用一些符合科學原理的方法,增加抓取成功的機率。我們發現,原來娃娃機台的落爪設定是我們用一般「直上直下」方式,抓取娃娃怎麼樣都不會成功的原因,還發現了夾娃娃機可以藉由調整防甩片、擋板高度、爪套、轉爪…等方式增加抓取的難度。於是我們思考了一些符合科學原理的破解方式,例如:甩爪、倒爪、捏爪、頂抽、翻、逆推等方式,希望增加待夾物的出貨機率,並經由各種設置的情境中得到驗證。

釀造葡萄酒之探討

在對假酒的好奇心驅使之下,我們選擇了鮮美多汁的葡萄來釀酒並且探討影響釀造葡萄酒速率及酒質的因素。在符合經濟效益的原則之下,我們找到了較適合釀造葡萄酒的砂糖與葡萄質量比約為1:4,若葡萄較酸澀可以提高比例到1:3。而在研究過程中,我們發現了影響釀造葡萄酒速率及酒質的因素有以下幾點: 1. 糖度:糖度愈低的葡萄溶液對於酵母菌增殖發酵愈有利。但糖度過低,釀造酒的酒精濃度偏低且易受雜菌污染而影響酒的品質;若糖度過高會抑制酵母菌活動,致使產酒率降低。 2. 溫度:若釀造環境的溫度太低,葡萄幾乎不發酵,所以釀酒需考量酵母菌適合生長的溫度。 3. 壓力:在釀造過程中,如果保持抽出瓶中的氣體,不但可以縮短釀酒的時間,還可以提高糖度的利用,酒精濃度也會略為提高一點。 4. 接觸面積:用果汁機將砂糖與葡萄充分打碎混合,增加了酵母菌與葡萄接觸的面積,可以縮短釀造的時間,其酒的色澤會較深,但口感較澀。 5. 加更多酵母菌:在釀造過程中,試著加更多的葡萄皮或添加釀造米酒用的酵母菌,我們發現了酵母菌的多寡會影響釀造的時間及品質,尤其是添加其他種類的酵母菌,會產生難聞的氣味,破壞了葡萄酒的風味。 6. 密封與否:在釀造的過程中,若未密封易受雜菌污染而影響酒的品質。 就經濟觀點而言,我們可以利用不同的方法縮短發酵時間,增加作業效率。調整適當的糖度、溫度、壓力、接觸面積及添加酵母菌,都會讓發酵速率變快,如此可以減少被雜菌污染的機會,具競爭優勢,但風味考量也是重要的,故理想的釀酒過程應同時考量發酵速率,風味,產酒率等條件。 在慎選原料,掌握正確的釀造條件前提之下,釀製水果酒的方法簡易又安全,不會有喝到假酒的風險,又可以享受DIY的樂趣,建議大家不妨試試釀造適合自己口感的葡萄酒!