全國中小學科展

國小組

鳥媽媽的巧思

鳥巢裡有n隻小喜鵲與1隻小斑鳩。小喜鵲分別編號1~n,小斑鳩編號0,這n+1隻小鳥圍成一圈,等待喜鵲媽媽的餵食。喜鵲媽媽餵食過程會遵守以下規則:當餵食完編號X的小鳥後,會順時針往下X個位置餵食下一隻,而餵食過程中若餵到小斑鳩,小斑鳩會將食物吃光。 本研究除了找出原題的三個答案外,並探討以下五個問題。 一、1隻小斑鳩和n隻小喜鵲按照0、1、2、3……順時針圍成一圈時,從哪一隻開始餵食,會讓最多的小喜鵲吃到食物? 二、承一,吃最多份食物的小喜鵲,吃了幾份食物? 三、重新安排小喜鵲的位置,使得每隻小喜鵲都能吃到食物。 四、承三,將小斑鳩的數量增加到m隻。 五、將研究結果運用於--值日生的安排、小組報告的順序……。

青斑蝶跨海翔飛之翅膀的秘密

從生態觀察中,找出成蝶翔飛的翅位法則,製做1:1蝴蝶飛行器,如大鳳蝶、青斑蝶、紫斑蝶、台灣三線蝶等。設計飛行實驗變項,如風速、風向等,以蝴蝶飛行器的滯空時間及滯空成功率模擬成蝶的翔飛能力與抗風性,並分析青斑蝶跨海翔飛的翅膀性質。

「便」本加利-以竹節蟲排泄物作為染布材料之探討

在一次意外中,我們觀察到昆蟲飼養籠的紗網變色了,經過我們的觀察,我們驚喜地發現可能是飼養籠裡的竹節蟲的排泄物造成的!我們從中獲得靈感,開始蒐集竹節蟲的排泄物,設計了不同實驗進行了染色條件的探討,發現食用芭樂葉的竹節蟲,所排出的排泄物,真的可以將布料染色。在同樣條件下與芭樂枝葉的染色效果相比也毫不遜色;只要取幾公克的排泄物就可以有染色效果,在常溫下進行萃取和染布也可以達成。真是有趣的新發現!

「生紅過夏」—馬祖老酒

民國104年,老師曾做過老酒的科展研究,但釀製過程中老酒發黴,導致實驗失敗,所以我們決定用五年級習得的自然研究方法,再次挑戰製作馬祖老酒。 我們先去馬祖酒廠和林義和工坊進行訪談,發現釀製老酒最佳配方為圓糯米、水、紅麴和白麴,比例為10:10:1:0.06。釀酒方法為:浸米、蒸煮、攤飯、落潭、拌合、澄清、壓榨和煎酒八個步驟。我們進行兩組實驗,第一組研究米種系列的不同,第二組研究製酒液體的不同,並分別探討其「酒精度」、「酸度」、「糖份」和「風味」之差異。 為期32天的觀察後,發現製作老酒之米種還是以糯米系列最適合。製作老酒時還是以過濾後的生水為佳,但製酒液體可加入少量老酒避免發黴及提升風味。

「植」作未來肉之黏性與彈性研究

本研究以純天然食材製作口感好且容易吞嚥咀嚼的植物肉為目標,選擇纖維量不同的食材製作植物肉,分別是芋頭、香菇、乾銀耳;在來米粉、糙米、蓬萊米、糯米、馬鈴薯作為黏著劑,比較自製與市售植物肉之彈回能力、復原能力和變形程度。 依本研究設計的【黏性測試實驗】、【彈性測試實驗】。發現攪拌40秒後的蓬萊米、攪拌20秒後的糙米和攪拌60秒後的馬鈴薯最適合作為植物肉的黏著劑。在9種植物肉的組合中,以糙米攪拌20秒+香菇的彈性最佳。彈性回復力測試中,蓬萊米攪拌40秒+乾銀耳、糙米攪拌20秒+乾銀耳或香菇的組合復原能力最佳。實驗數據不僅提供植物肉的硬度分類,也能為調整纖維和黏著劑的分量提供參考,做出更好的植物肉!

「蚊」所遁形 - - 病媒蚊即時通報系統

從問卷調查,發現多數人不知如何辨別病媒蚊,且很需要能即時觀測與通報的機制。本研究在校園蚊蟲常聚地點分別放置自製捕蚊瓶,其中發現地下室能捕捉較多蚊子,推測可能是較不通風,CO2濃度高。伴隨二氧化碳引蚊裝置實驗中,也證實CO2較高或藍光燈端確實能吸引較多蚊子,依據這兩個實驗觀察,我們的機構設計以CO2誘蚊裝置,結合人工智慧對病媒蚊進行分類辨識,將自行拍攝、網路搜尋和國衛院提供之病媒蚊照片建立資料庫,依“截留確認法”驗證模型辨識成效,若分類效果不佳,刪除模糊不清的資料,再重新訓練模型。最後利用物聯網技術準確且迅速地傳送到相關單位並記錄環境資料。另外製作智能手錶,可隨時進行遠端監控病媒蚊數量,以利後續處置。

不鈣你-利用自體螢光檢測含鈣程度

我們希望能用簡單、不破壞食材本身的光學方法,就能檢測到食物的鈣含量,研究方法是以牙菌斑顯示機,搭配不同顏色、不同層數的玻璃紙,不需在暗室的環境下拍攝照片,以肉眼觀察亮度與軟體分析RGB三原色並進行探討。而實驗樣品則是以不同混合比例的碳酸鈣水溶液為對照組,再漸進到含豐富成份、外表有不同顏色的食材。結果顯示,多層數黃色、紫色玻璃紙仍具有足夠亮度可以看清樣品,而綠色玻璃紙就完全看不到,此結果與相關的文獻螢光光譜一致,軟體分析RGB三原色強度更進一步確認食材是否為高鈣含量,與文獻上生化方法檢測食品鈣含量高低也有一致效果。

檢測奇招-從愛玉出發

本研究是以機械取代手工製作愛玉凍,以及開發自製食品質構儀的過程。起因於想製作衛生的愛玉凍改以機械製作並維持流程不沾手。為了比較愛玉品質研發自製檢驗食品質構儀。利用不同的攪拌刀具和機械方法製作愛玉,並與手工製作的愛玉品質進行比較。結果是調理機搭配鈦網刀頭,只需2分鐘,即可做成優良的愛玉。整體 流程快速衛生品質與手工愛玉不相上下自製質構儀經過改良,並與市售電子式質構儀比較驗證。在檢測同樣的愛玉時結果口感 數據接近、整體趨勢相符,具有相當的可信度。最後再以質構儀檢測其他性質的市售食品,同樣可以測得物理特性並分析出口感!證明它可以廣泛運用在其他食品上,完成新型手動質構儀開發。

磁入電出–手擺發電應用在緊急充電效能之探討

本實驗主要透過手擺發電裝置探討影響發電效能因素並應用在跑步擺動警示及緊急充電,達到綠能發電、安全防護、緊急求救等功能。 研究中,我們根據線圈、磁鐵、擺動速度等變因進行影響手擺發電的探討,並以三用電表及自製裝置:纏繞裝置、磁力檢測裝置進行檢測。根據實驗,我們發現,線圈纏繞匝數較多,發電功率提升;線徑越細電阻越高;線圈寬度越窄、線圈截面積越大、磁場強度越強、擺動速度越快皆會增加發電功率。我們依據影響發電因素,配合使用條件:體積、長度、重量、擺動方式,製作出跑步擺動發光警示裝置提供夜跑者安全保護,最後經過效能提升及整流穩壓後,成功製作出手機緊急充電裝置。

碳粒的奇幻漂流─液態蠟的熱對流現象探討

本作品探討蠟油池的碳粒移動。觀察碳粒來回軌跡,測量蠟油的溫度梯度變化,記錄碳粒雜質往返燭芯的週期。比較石蠟、大豆蠟、果凍蠟在燃燒時的碳粒移動差異。再以銅線取代燭芯,以排除毛細作用影響,觀察碳粒在蠟油池的移動情形。最後,觀察碳粒雜質在同一個蠟油池、2個同時燃燒的燭芯之間的移動情形。 研究發現:1.碳粒在不同的蠟油池皆具有向燭芯移動,且被推開加速離開的規律現象;2.碳粒移動週期與速度,跟蠟油池內的溫度梯度變化情形有關,溫度梯度變化大,碳粒移動的往返時間短,代表蠟油流動速度快;3.碳粒的移動也會受到毛細作用的影響;4.碳粒移軌跡偏隨機移動;5.相鄰燭芯燃燒時,形成兩組循環系統,移動趨勢視蠟油溫度而不斷變化。