全國中小學科展

國小組

「紫耀」你知道 紫斑蝶幻色條件之探討

紫斑蝶生態課程為我們的校本課程,然而在一次解說導覽的活動中,發現我們對於紫斑蝶的了解只流於資料記憶,於是展開了這一場科學觀察實驗。實驗設計中為了要避免光線干擾,我們自製暗箱,並利用RGB三原色的概念進行分析。發現在相機與紫斑蝶翅膀水平的條件下,不同的視覺角度,所呈現的幻色效果不一樣;光線的強弱也影響幻色的呈現;白色光線與黃色光線相較之下,白光的幻色效果較佳。透過探究歷程,了解紫斑蝶的結構色彩,是適應自然環境的重要方法,生活中也存在結構色的應用,現在人類也利用仿生科技的技術進步,將如同蝴蝶鱗片結構一般,應用在許多光電元件和材料上,發展出如信用卡與紙鈔的雷射防偽技術,甚至是能展現耀眼光澤的布料與烤漆。

候鳥的選擇-埤塘生態對鳥類多樣性與動態分布的影響

本研究觀察桃園蘆竹區6個不同生態埤塘鳥類分布,研究時間2023年9月29日至2024年5月30日,用 相機拍照紀錄鳥類數量共觀察31次,研究結果:6個埤塘觀察到鳥次,28科70種鳥類31571鳥次;2-18生態埤塘比2-1-1休閒埤塘,多13科、29種、8655鳥次,辛普森生物多樣性高0.26、2-18埤塘鷺科、雁鴨科為主,2-1-1埤塘燕科為主。2-18埤塘多樣性棲地,提供鷺科、雁鴨科、秧雞科、鷸科、鴴科鳥類最佳棲地,共發現44種鳥種,辛普森生物多樣性0.93,門辛尼克豐富度1.29最佳。5個農業生態埤塘2-18埤塘鳥類數量最多。2-19、2-20埤塘候鳥數量最多,鄰近生態埤鳥類族群有遷移現象,埤塘水位高低與鄰近農田耕作會影響鳥類遷徙活動,潛鴨相當具有特色,可提供環境教育與觀光場所。

依〝形〞組隊,優勢再現! ~ 六邊形蜂巢堆砌策略再探討

我運用學姐前三年研究的結論,採用初始配對方式,針對共有格數量、角對角數量及各類模組間最佳的組合研究:「在六邊形蜂巢中如何擺放有色六邊形,可求得外圍白色六形總數最少?」且依據模組間的相互關係值,求得K值(包圍的白色六邊形總數)計算公式。 在延伸活動中,我沿用初始配對模式,找出平面長鏈形六邊形的蜂巢堆砌模式,也求得足球這種立體六邊形組合的蜂巢堆砌模式。

達克比揪出壞『蛋』-讓人類『饗』有蛋蛋的幸福

為探究雞蛋新鮮度與貯藏天數的相關性,來確定新鮮度指標顯著變化的時間點,藉以建立新鮮度與貯藏時間的可靠度模型。實驗採用洗選與否的雞蛋,分別於常溫(20±5°C)及冷藏(4~7°C)環境進行貯藏試驗。進而模擬長期冷鏈貯藏運輸對蛋品質的影響,並分析蛋品質,包括:重量、比重、氣室面積、蛋黃直徑與高度、蛋白高度、pH 值。歸納出豪氏單位(Haugh unit, HU)以及蛋黃指數(Yolk index, YI),並計算各測定項目間之相關性。結果顯示,為期4週的冷鏈運輸,不論雞蛋水洗與否,蛋品質皆能達到美國農業部(USDA)訂定標準AA級。雞蛋抵台後且全程經低溫貯藏9週之後,品質仍能達到A級。本研究建立的雞蛋新鮮度與貯藏環境、時間的相關性模型將作為評估雞蛋新鮮度。

高壓「碳」究、「碳」為觀止─以牡蠣殼加壓溶解進行化學固碳之可行性研究

本研究旨在探討廢棄牡蠣殼(主成分CaCO3)在模擬加壓環境下與二氧化碳及水反應,進行化學固碳(CaCO3+H2O+CO2⇌Ca(HCO3)2)的可行性,並連結深海高壓環境有助於穩定碳酸氫鈣的概念。研究小組設計實驗裝置(包含固碳反應艙、二氧化碳集氣筒、未反應二氧化碳收集筒)模擬壓力,探討反應時間、牡蠣殼粉用量、初始壓力、水溶液種類、混合方式及溫度等變因,並以二氧化碳氣體體積減少量作為觀察指標。 研究結果顯示,牡蠣殼粉確實能與CO2進行化學反應,反應量顯著高於單純的CO2物理溶解。進一步實驗發現,提高壓力、降低溫度、加強混合(每5分鐘攪拌)及延長反應時間均能提升CO2總反應量。然而,在本實驗條件與時間範圍內(最長60分鐘),3克牡蠣殼粉的效果優於6克及9克,且純水效果優於海水。本研究驗證了牡蠣殼加壓固碳的可行性,並模擬深海環境來找出反應效率的關鍵因素。研究小組進一步發想深海牡蠣殼固碳系統,為此廢棄物再利用及深海固碳概念提出創意規劃。

「纖纖吸油去」植物粗纖維與石蠟製成複合材料的吸附油汙試驗

雜草被認為是不具經濟價值的東西,而近年來入侵的外來種植物,因為生長迅速且沒有天敵,所以危害了我們自然環境的原生植物,本研究使用稻草與小花蔓澤蘭,將之曬乾 並打碎後過篩出粗纖維,混合石蠟成為複合材料,試驗材料吸附油汙的效果。結果顯示,粗纖維與石蠟混合比例較高的1:3時,因為有更多的石蠟使材料穩固能吸附較多的油汙,稻草組的平均吸油汙量為7.19g,小花蔓澤蘭組只有3.25g,為同比例的稻草組的64.3%,稻草組的平均飽和比為1:3.22,吸附油汙達到最高8.07g,小花蔓澤蘭組的平均飽和比只有1:2.60,吸附油汙重只有4.72g,為稻草粗纖維的58.5%。未來將研究此複合材料應用於生活上的吸附油汙,或利用複合材料在其他領域上來提高雜草附加價值。

方圓之間〜探索圓形盤上的連線棋

本研究針對在圓形棋盤上玩三子連線棋進行探討,發現棋盤必須平分成偶數等分,且最少要八等分才能進行遊戲。當在八等分單圈圓形棋盤上玩三子連線棋,玩家選擇雙活路型、包圍型、遠水型等3種布棋策略,可以贏棋。 根據樹狀圖的路徑分析,發現最快只要進行三回合,玩家就能分出勝負。整體來說,八等分單圈圓形棋盤三子連線棋遊戲對先手較有利;第1步先手要選擇不往圓心、改往旁邊移動,才是對先手較有利的贏棋方式,這和玩井字棋時要先佔據中央交叉位置的策略不同。 當更動棋子最初的擺放位置、增加平分單圈圓形棋盤的等分數、更改棋盤為雙圓圈形式都會增加遊戲的變化性,值得日後進一步探討。

有「力」可「球」,變化more測

本報告主要針對球體在不同作用力下,影響其行徑軌跡之研究,運用都普勒效應及柏努利定律等概念,設計實驗裝置。為了探討球體水平方向及自由落下垂直方向的運動獨立性,自製3D列印實驗球體 (圓球和橢球體)與球體旋轉軌跡裝置,分別引入水平與垂直氣流進行球體軌跡實驗。透過相機錄製影像與物理實作APP擷取聲音頻譜資料,再運用Tracker軟體進行數據處理。此外,善用磁生電原理,驅動LED光來測得球體轉數。最終,實驗結果發現球體形狀、轉速跟空氣氣流產生不同作用力,都會使得球體產生偏轉,皆符合柏努利定律來進行解釋。

關鍵的0.5℃

我們想從提升實驗室中長晶的效率,來製造漂亮的寶石。因此先從硫酸銅的長晶開始,將晶種移到用Arduino電路板裝設的半自動長晶儀器中,用程式去控制攪拌速度及溫度。經過多次的測試,了解長晶的各種參數,最後總結出最佳的長晶策略是:把長晶的溶液攪拌速度調低,加上每1.5小時的人工上下攪拌,從準安定區的高溫邊界57.5 ℃,每1~2小時以0.5℃階梯式的降溫方式、降到比不安定的邊界高0.5 ℃,以不斷創造最高的過飽和濃度。經過6小時,每小時長晶量越來越多,所以長晶的最後階段、每次降溫0.5℃是很關鍵的!接著我們將結晶系統改成氣泡式全自動的方式,使濃度可以自動上下左右混合均勻,因而提高了長晶量,使探索各種晶體的成長機制更有效率!

「馬」到成功-馬鈴薯家事皂研究

手工皂成分天然、無人工添加物,其中馬鈴薯家事皂適合做家事清潔使用,因為添加澱粉可以增加去油力,本研究想自己做出具有清潔效果且可以滋潤手部的家事皂。為了避免測試的誤差,找出最佳的配方,我們用自製裝置在熟成期間進行測試,有測試硬度的單擺打擊裝置、測試起泡力搖晃皂液及去油力時混和油和皂液的旋轉裝置、測試清潔力的刷洗裝置。最後,我們得到了以下發現: 一、最佳配方:椰子油210 克、橄欖油210克、氫氧化鈉67克、純水134克,加入80克馬鈴薯泥。 二、實驗發現:家事皂加入馬鈴薯泥可以增加去油力;除了馬鈴薯,皂液加入紫薯或芋頭也有好的去油表現;當橄欖油占比較高,雖然打皂花較多時間,但滋潤感極佳,使用者也給予正面評價。