全國中小學科展

國小組

窮則「便」 「便」則通 小小創客 自製樂高手機光譜儀及Arduino RGB LED 光度計

為了解決妹妹在科展中,無法精確測定蝶豆花液濃度和抗氧化力的問題,因此想自製手機光譜儀及光度計。在製作簡易光譜儀的過程中,發現影響光譜清晰度的變因,因此設計實驗進行探究,經過三次改良後,製成設有試樣槽及手機支架的樂高手機光譜儀,能清楚拍攝到汞黃色雙線,且測出的蝶豆花吸收光譜波峰的位置,和國外研究報告相近。接著利用RGB LED、Arduino板、OP放大器、樂高積木等材料,製成具有加蓋試樣槽的SMD RGB LED光度計,並利用圖像積木化的S4A程式,編寫內建波長換算RGB值公式的自動化控制介面,可自動測出最大吸收波長,測出的結果也和國外報告相近,進而編寫檢量線公式的自動化控制介面,可自動測出待測蝶豆花液濃度,測出的結果誤差值約1-5%。

健「鹼」happy蛋~健康皮蛋新面貌

皮蛋是我們喜愛的食物,但具有獨特的色澤和風味,並含重金屬,因此多數外國人望而生畏。在研究中,我們先了解市售皮蛋製作方法與原理,再自製不含金屬的咖啡、胡蘿蔔、苦瓜等共8種改良雞蛋皮蛋,過程中我們先以光照檢測蛋白是否凝固以找出適合的浸泡天數,再更改浸漬液pH值以及溫度。我們發現不添加金屬化學藥劑,咖啡皮蛋pH為12,室溫約25℃時,浸泡12到14天的製成率最高。當pH為13,室溫約17℃浸泡21天,咖啡皮蛋的製成率最高,胡蘿蔔其次,且外觀極剔透漂亮。浸漬液pH13所需的浸泡天數較pH12少。室溫25℃所需的浸泡天數較室溫17℃時少。在硬度測試方面,當pH為13,室溫約17℃浸泡21天時,咖啡、苦瓜、胡蘿蔔皮蛋硬度均較高,觸感也較Q彈。

酸溜溜的海水-海洋酸化成因和影響探討

港口附近的海水比較酸,比重也比較重,可能是受到人為廢水的汙染。濃醋酸使海水pH下降,但是幅度沒有R.O.水大,可能是形成醋酸鈉等化合物使海水變鹼。稀醋酸加入海水使海水的pH越來越鹼,可能是形成醋酸鈉等化合物而使海水變鹼。同樣的,我們找了鹽酸、檸檬酸等酸性物質,都使海水呈現鹼性。加入洗碗精等稀鹼溶液,還是讓海水變為鹼性,因此家庭及工業廢水應該不是使海水變酸的主要因素。當我們用吸管吹入二氧化碳氣體入海水時,海水的pH緩慢降到6.1,因此我們推測海水酸化的極限應該在6.1左右,但是搖晃22分鐘後,酸鹼值又回到pH7.6。我們將牡蠣殼浸泡在5.0-6.8的鹽酸溶液中,發現珊瑚礁、珊瑚砂和貝殼大都是減重狀況,而牡蠣則是出現增重狀況。在pH6.8時,不論珊瑚礁、珊瑚砂和貝殼還是牡蠣都有出現被侵蝕的狀況,尤其是從許厝藻礁區取得的珊瑚礁,海水酸化對珊瑚礁的殺傷力很大!

神奇線條魔法秀

去年,我們以《女生來做數學》一書中的拓荒遊戲分析致勝的關鍵;今年,老師又教大家研究另一個題目--線條遊戲,當線條數目一樣時,會有各種的選擇方式;當線條數目不一樣,會有不同的輸贏結果。要如何從繁雜的過程中找到相同點呢?先下手為強?還是禮讓對方呢?這些疑問引起大家熱烈地討論,決定要再次攜手合作進行這項任務。

鋁箔燒烤知多少?

一則『鋁箔包加味燒小心鋁中毒』新聞,激起我們想更加瞭解鋁、鋁箔紙性質;首先(1)應用課本學過的方法做實驗、觀察、並比較出鐵和鋁性質差異,進一步瞭解鋁箔性質(2)我們改良多種方法,才驗證出鋁箔皺摺和光澤,會影響傳熱和保溫,其中傳熱實驗我們以鋁箔直接包冰塊加熱,測融化水量的方法,最容易測出結果;我們再利用此包冰塊方法輕易驗證出(3)鋁箔包內含空氣食物烤熟的較慢,並驗證出(4)食物包在鋁箔內,切割後燒烤較容易熟;最後(5)我們用鋁罐、鋁箔自製成的容器,裝各種調味料溶液,加熱燒烤觀察,發現鋁在酸性甚至在鹼性溶液中,很容易生鏽,而含糖類調味料最容易燒焦;由以上各實驗我們結論出,一些食物包著鋁箔燒烤較正確安全的方法。

除「鏽」換新:探究電化學除鏽法

本研究在於探討鐵生鏽與鐵除鏽相關實驗的成因、目的及重要性。 (一)鐵生鏽實驗: 1.了解潮濕氣候、溫度、酸鹼溶液,對鐵生鏽速率的影響,找出化學反應機制。 2.通過模擬實驗,評估在不同條件下對鐵的影響,提出防止鐵生鏽的策略。 (二)鐵除鏽實驗: 1.以電化學反應進行除鏽,研究電化學除鏽效能。 2.分析電化學除鏽的反應機制,調整電壓、電流密度、電解液濃度與溫度等,評估除鏽效果,找出最佳參數。 (三)研究成果: 1.為提高鐵製品耐用性,延長使用壽命,提出最佳防鏽策略。 2.小小貢獻:用電化學除鏽法,改造USB電源線,接上鱷魚夾,以小蘇打粉+熱水當電解液,即能輕鬆除鏽。

垃圾變黃金--大王椰子樹的風華再現

在利用植物纖維製成手抄紙的過程中,我們做了幾個簡單的變化,增減輔助劑的量時發現,添加輔助劑可以改變紙張的觸感跟外觀,也同樣可以增加紙張的韌性,但過多的輔助劑並不會增加紙張的韌性;製程中纖維的長短也會影響紙張的外觀與韌性,長纖維所製出的紙張較粗操及有韌性,反之,短纖維的紙張則較為柔細與易斷;添加合成紙可以使手抄紙張變得堅硬有韌性;若纖維浸泡過漂白水所形成的抄紙外觀與手感與韌性均有改變,浸泡時間愈長,對上述的影響也愈大。

鞋 底 的 祕 密

上體育課時,無意間發現我和同學差不多時間換的新鞋一段時間後,他的鞋子破損嚴重,而我的鞋子卻只有輕微磨損,這到底是什麼原因呢?又在800公尺體適能測驗後,又有同學頻頻喊腳好痛,而我卻只是喘氣,這又是什麼原因呢?難道是他的腳和我的腳是不一樣的嗎?這個問題一直放在我心裡覺得納悶。有一天剛好打開電視機,眼前出現了某鞋子品牌的廣告畫面,搭配上精彩絕倫的廣告詞,「穿上××核心氣墊鞋,每天就能幫雙腳減少30頭大象的重擔與壓力!」真的好神奇喔!後來仔細想想,真的有效果嗎?「廣告」真的可以相信嗎?該不會是賣瓜說瓜甜吧!真的每一雙鞋都適合每一個人的腳嗎?有太多的疑問,於是,興起了我一探腳底秘密的想法。剛好四上健體課正進行到運動有益健康的單元,內容談到走、跑、跳的動作<如附件一>,我把想法告訴了老師,在老師的指導下,我們便進行了一連串的研究。

健康的神奇寶貝—為體內做深層SPA

吃營養午餐後,喝優酪乳時突然發現,為什麼喝起來的味道是酸酸的,這使我們想起自然課曾做過生活中「酸與鹼」的實驗,且瓶上包裝印著每c.c. 含有一億個「活菌」,更讓我們對優酪乳中「活菌」充滿好奇,於是,我們便開始著手收集資料並歸納、實驗,展開與優酪乳的第一類接觸。

當「鋼珠」碰上「磁鐵」

本研究是從自然與生活科技領域中有關「力」的單元出發,利用銣鐵錋磁鐵與鋼珠的組合,探究其中發生的碰撞及能量傳遞現象。研究中,我們發明了「滑輪磁力測量儀」及「磁力測量儀進化版」,進一步研究鋼珠與銣鐵錋磁鐵發生碰撞時,最右端的鋼珠所受到的吸力多寡及能量的傳遞情形。 最後,我們改裝原本的碰撞儀來測試各種防撞材質的反彈及能量傳遞情形,企圖找出最好的防撞材質應用於日常生活中。 我們利用一整年的時間完成這個銣鐵錋磁鐵與鋼珠的碰撞研究,獲得非常多的收穫。