全國中小學科展

國小組

瀑布下的陷阱~探討漩渦在瀑布深潭中的形成及其運動情形

研究發現瀑布漩渦的形成主要是有不斷出現的強大水流流進深潭,持續的水流來回交錯就可能出現漩渦;如果遇到潭底礁石,更容易產生漩渦。而人偶在深潭中會以橫向或上下移動方式持續運動,水流會對人偶產生拉址現象。 經實驗探究發現:高度越高及水流量越大的瀑布,水流會離開石壁以幕簾式或水柱流入深潭,較容易形成漩渦,掉進漩渦內需較長時間才能往外脫離。另外,在凹地地形人偶較容易被石頭卡住,但水流會在凹地處產生一個向上向外的流動,讓人偶往外離開漩渦,是一個脫離的機會。 最後提出建議:瀑布區旅遊,不應該進入到深潭區。瀑布漩渦並不是一直保持著強大水流,會有一段時間水流會將人偶帶往旁邊,如果發生溺水人們就可趁這時間點逃離漩渦。

轉、轉、轉、紙轉千迴

洪新富老師有張隨著開合旋轉的紙雕名片,我們好奇: A、如何製作會旋轉的紙雕? B、其旋轉角度有無規律? 在分析探討後發現: 一、在菱形結構中,當摺線呈階梯狀,就能旋轉; 二、在鳶形結構中,要旋轉還須:「中線至較大剪角頂點距離」 ≥「中線至較小剪角頂點距離」-「第一層和第三層剪線在對摺線上的間距」。 三、菱形和鳶形結構,不管每層剪角是否相同,相鄰兩層的旋轉角度皆會相差 「180度-第n層起始處與第 層起始處的夾角」, 其中每層剪角相同的結構,相鄰兩層起始處夾角為一個摺角。 四、在圓形結構中,當摺線呈階梯狀,且摺角不等於180度即可旋轉,其中 若摺角皆<180度,則逆時針旋轉,若摺角皆>180度,則順時針旋轉, 且旋轉角度都隨層數遞增。

「蒟」世無雙~添加物對「蒟蒻」凝膠性質之影響

日本被稱為「腸胃清道夫」,本研究發現添加物可改變蒟蒻的凝膠性質,善用其凝膠性可開發蒟蒻創意用途。 首先藉由自行設計的硬度、彈性等測試器具進行物性測試,操縱變因包含蒟蒻濃度、鹼液pH值、鹼粉(鹽類)種類、常見添加物、天然色素、貯存方式等。研究發現蒟蒻濃度與pH值是影響品質的關鍵,膠體pH10以上有助於固化成型。糖的添加會使凝膠性下降,但鹽巴有助於凝膠,實驗中發現Na⁺優於Ca²⁺、Mg²⁺,這些現象符合陽離子可提供交聯作用的模型,提出蒟蒻電池是可開發的環保微型電池。利用天然色素可增添蒟蒻視覺性與特殊風味,採用酸鹼中和易使蒟蒻外表扭曲變形,採冷凍儲存方式會有離水現象使組織呈纖維網絡海綿狀,可做成蒟蒻海綿。

臺灣氣候變遷現象探究

本研究是探究臺灣在1998~2021年的氣候變遷現象,主要是以國小學生生長階段的視角將中央氣象局臺北、臺中、臺南測站的氣溫和降水觀測資料分組和統計,藉以比較近6或12年與出生前12年或氣候平均值的差異。結果發現:氣溫方面,三測站近年各月平均氣溫多為加劇上升,出現警報高溫的時間倍增,並以5、6月和臺北測站最顯著;日最高溫和最低溫的眾數落點皆上升1℃,但三測站日溫差升降趨勢完全不同。降水方面,三測站近年的降水增減趨勢不同,但各月平均降水量距平值皆小於50mm。此外,扣除颱風影響,豪雨等級的強降水發生次數在三測站都有增加,並以臺北測站豪雨占強降水比例增加12倍的變化最劇烈。綜合上述,可以得知臺灣近年的確發生劇烈的氣候變遷。

「落」落大方-棉桿竹節蟲避敵與成蟲飛行落點行為探究

本研究透過飼養觀察、形態觀察及室內實驗等方式,探討棉桿竹節蟲若蟲與成蟲的避敵行為,以及若蟲掉落後選擇停棲點、成蟲飛行時選擇落點的行為模式。 實驗研究發現,一齡至三齡若蟲的避敵策略多以快走、掉落方式表現;四齡與五齡若蟲會快走移動,隨即偽裝成樹枝不動;六齡若蟲及成蟲甚至會分泌人蔘氣味,成蟲也會以飛行方式離開。若蟲避敵掉落大多翻正1次(91%),側翻次數則最多(73%)。 若蟲與成蟲在同亮度的環境尋找停棲點時,對於不同色塊或色柱的選擇沒有顯著差異。成蟲在空曠環境、飛行時間達4秒以上,會以C形、偶爾出現S形的飛繞尋找陰暗的落點(74.4%),推測飛行尋找落點具「負趨光性」行為,且同一隻成蟲的飛行軌跡大致相同,應有記憶及學習能力。

自動智發-寵物氣壓飲水機

為了改善寵物用水的問題,提高寵物飲用水的安全性、貼近使用者的生活方式及設備零件的替換性,我們結合了大氣壓力原理與電子科技,加入智慧判斷與殺菌裝置。我們第一代飲水機雖然能持續供水,卻無法保證飲用水的潔淨度,故在設計第二代時,加裝了紫外線殺菌燈及超音波距離感測來避免紫外線燈傷害。實測時,由於有些寵物的速度較快,超音波感測的距離太短,於是又設計了第三代紅外線偵測,使其距離增加到100公分,以達到實際使用安全,並且改用3D列印設計產品,避免被水潑濺與被寵物拉扯的狀況。為了更加貼近人性化,經過問卷調查後,在第三代上加裝飲水量計算、掀蓋設計和UPS不斷電系統,使我們的寵物飲水機更加符合寵物及飼主的需求。

動物植物間的攻防大戰--生物抑制劑探究

10%的芒草醋液、芒草灰燼淬取液對紋白蝶幼蟲和果實蠅成蟲的致死率高達90%以上。5%的芒草醋液和芒草灰燼液對已發芽的大花咸豐草和稗草生長抑制率高達90%以上。芒草醋液對外來入侵昆蟲生長具明顯抑制作用。芒草醋液可提升水稻產量達13.8%,提升玉米產量達15.5%。真菌細胞的細胞壁和所有昆蟲的體表,都是幾丁質構成,都會被醋酸和芒草醋液等有機酸溶液破壞。芒草灰燼,可避免蝸牛爬入取食蔬果。芒草醋液的成分物質主要有丙醛、乙醇、甲酸、苯酚。丙醛和乙醇對動植物生長影響不大,2.5%的甲酸+苯酚可達到對紋白蝶幼蟲和東方果實蠅成蟲100%致死率。甲酸和乙酸,可破壞幾丁質,讓苯酚進入蟲體而致死,故甲酸和苯酚互為協同劑。芒草醋液為非常有效的純天然生物農藥。

水乳蕉融~ 探討香蕉皮萃取物對烘焙麵團性質之影響

本研究由香蕉皮在檸檬酸溶液中微波萃取出果膠,希望此果膠可改善烘焙麵團性質,取代人工乳化劑。研究發現以微波萃取法可提高產率約至17.7%;此萃取物被證實具有果膠特質(乳化能力及凝膠特性)。應用在烘焙麵團時,具有調整麵團發酵速度的能力,可加速高糖酵母麵團的發酵速度,節省製作吐司的時間;但對低糖酵母麵團的影響則是延緩發酵速度,適合用在需要長時間發酵的麵團中;萃取物的乳化特性,可強化麵筋結構,使麵團延展性佳,有利保存氣體進而增加吐司體積,也可讓麵團在烘烤過程及吐司保存過程,水分流失較少。總結,添加香蕉皮萃取物可以得到燒減率小,老化速度慢的膨鬆吐司,以香蕉皮萃取出的果膠來取代麵包中的人工乳化劑是可行的。

大蜆神威-初探蜆在魚菜共生系統中的應用

本研究透過文獻探討與訪談後,透過開發黃金蜆的功能,期望建構一個能在校園水生池進行的永續蜆魚菜共生系統,透過實驗與文獻得知,一個50000公升的校園水生池蜆魚菜系統,等同於一棵成年樟樹的固碳量,且通過實驗可知,若通入二氧化碳,還能提高蜆的存活率;即便死去的蜆殼也能成為土壤改良劑改善校園種植環境;使用蜆殼也能燒製成市售的蔬果清潔劑。此外,本研究亦針對虹吸系統、二氧化碳發生系統、水耕植棉進行改良,提供未來相關實驗與校園種植參考利用。

魔法變變變!把吃剩的米飯恢復原狀

本研究對米飯復熱後性質進行探究,我們先進行問卷調查,作為實驗設計的參考。我們以臺東的關山米來做為復熱實驗的研究對象,並以第三屆臺灣稻米品質競賽的冠軍池上米來當實驗參照組,將已經通過專家驗證的米飯,跟我們的實驗數據做比對。 我們針對米飯保存時的溫度、時間;復熱時所使用的容器、復熱設備等變因進行探究,結果顯示:將米飯用保鮮膜包覆冷凍保存,以陶瓷容器盛裝、以微波爐復熱,米粒的長度、透光度、黏性和彈性都會非常接近冠軍米的數據。 最後,我們將最佳化方法復熱的關山米,與當餐煮的冠軍米提供給同學試吃進行忙測,高達52%的學生覺得復熱後的關山米比當餐煮的冠軍米還好吃!這套米飯復熱的方法簡單方便,已達到我們的研究目的。