全國中小學科展

國小組

潔淨從錠開始-清潔錠之探究

生活中小蘇打與檸檬酸都是很棒的清潔利器 , 各種發泡錠更是利用酸鹼中和的特性所製造出的物品,許多人用此性質自製屬於自己的各式發泡錠。我們從二氧化碳產生量、溶解、硬度、清潔、防黴的角度思考。經研究發現,五種比例清潔錠中小蘇打和檸檬酸的配製比例,以2:1製作最好,它在清潔、防黴都有較好效果。想要增加硬度,可以添加玉米粉。想要強化防黴效果,可以再添加薑黃。想省錢,可以用鹽代替薑黃製作清潔錠。

奔跑吧!火焰!——單向繞圈移動火焰之探究

有一天,我和家人在網路上看到了一段非常有趣的影片。影片中,作者用花盆底座的外圈凹槽當作軌道,倒上燃料後點火,結果出現了一個像賽跑選手一樣在軌道上跑來跑去的火焰,而且一直繞圈轉不停。圖1是影片的截圖。這個現象讓我們看得目不轉睛,但也讓我們忍不住懷疑:這影片是真的嗎?火焰真的可以這樣移動嗎?這種現象會不會需要什麼特別的條件?因為對這個現象非常好奇,我找了幾個和我一樣有興趣的朋友,還請教了老師,希望一起來做研究。我們想通過實驗來找出火焰為什麼會這樣移動,還有哪些條件能夠讓它發生,也想知道會影響火焰移動速度的原因。我們希望能透過這些實驗了解背後的科學原理,並為火焰的動態行為研究提供一個有趣又不一樣的觀點。

幫椅子穿襪子-使用天然原料輔助椅腳降噪

生活中的噪音問題日趨嚴重,在校園中,噪音容易影響學習成效,其中教室中的椅腳與地板摩擦時產生的固體噪音,更讓人心情煩躁無法好好學習,音量大時甚至也會影響聽力。本研究除了以現成緩衝材料使椅腳降噪外,我們的重點是自製天然材料椅腳墊,利用環境中使用過及掉落之植物材料,與糯米粉及太白粉等天然黏著劑組合後,加裝於椅腳處發揮降噪效果,並將結果及耐磨損度與現成材料進行呈現量化比較外,研究內容還包括植物材料與粉狀材料間之重量比不同時,製作出的椅腳墊降噪效果之比較。自製天然椅腳墊不僅降噪效果佳,也比現成材料耐磨損,使用期限也較長,來自於大自然的材料本身也可充分運用成有機堆肥,最終回歸大自然, 讓萬物生生不息。

海邊玩沙-沙球製作研究

「沙球」是盛行於沙灘上的遊戲,某些地區也創造出不同的遊戲方法-例如:比賽沙球滾動距離、沙球對撞比賽......等,但所有沙灘都能玩這些遊戲嗎?又要怎麼做才會玩得好呢? 根據我們的實驗結果,利用篩網篩出較細的沙粒(粒徑<0.08mm),並將沙水比控制在200:35~200:45之間,能做出較堅固的沙球,含水量少(200:35)沙球較硬、滾動較快,含水量多(200:45)沙球偏軟、滾動較慢,同時也較耐撞擊,此外球體較大的沙球也較耐撞 。

自製高效能蝦殼電池-新型太陽能電池的探究

研究以生物材料製成電極和太陽能電池的製作方法。以自製四點探針器測自製膜的電阻,得最佳電極條件:溶液pH4.7,-18°C、24hr前處理後噴TPP,在氯化鈉0.1M下反應,電阻率最低6.76Ω·m,機械強度1244.19g,結構穩定且可提升I−的轉換效率。以鋁網-幾丁聚醣氧化石墨烯膜為負極、銅箔-幾丁聚醣氧化石墨烯膜為正極,能使電子移動方向穩定,提升電流,且可彎曲增加應用性;使用花青素/葉綠素天然染料及0.5 M碘酸鉀/碘化鉀電解液,最後製成的電池電功率最高19.58mW,可取代ITO玻璃且串聯3顆可讓Led亮,以500W/cm2 強光照射電池組7天,電功率仍有31.21mW,具高抗衰減能力,未來可推廣至生活及教具使用。

微觀漩渦之力—截油槽中油滴運動軌跡分析

本研究探討油滴在截油槽中之微觀運動行為與流場結構之關聯性。透過模擬截油槽模型,設計不同槽數與隔板長度變化條件,並以油溶性染劑染色油滴,結合 Tracker軟體進行追蹤分析,觀察油滴運動軌跡與滯留時間。研究同時比較不同進水速度對油滴行為的影響,並進行皂化反應秤重分析,以量化截油效果。實驗結果: 一、多槽設計可提供更多擾動與攔截區域,有助提升截油效率; 二、快速進水容易產生漩渦,延長油滴滯留; 三、Tracker能有效捕捉油滴微觀運動,佐證槽體設計與流速改變對油滴分布之影響; 四、皂化產物重量亦能與流場結構形成對應關聯。 綜合而言,隔板設計與進水條件明顯影響截油效率,本成果可作為截油槽優化設計,並呼應SDGs永續水資源目標。

溫塑效應

隨外送餐飲盛行,熱食頻繁接觸塑膠容器,潛藏釋毒風險。本研究以920株小白菜進行水耕栽培,探討多種塑膠袋、塑膠瓶與保鮮膜經100°C處理後的溶出物對植物生長之影響,並結合 IAA 生長素模型推估其作用機制。實驗結果顯示,高溫處理後塑膠溶出物明顯提高小白菜矮化比例,其中以PVC 保鮮膜最嚴重,短期矮化率達41%。推估其作用濃度由10⁻⁴ ppm上升至10⁻² ppm,呈現濃度依賴性干擾。另以TDS值監測樣本水質,發現TDS偏低時常伴隨萌發率下降,單憑TDS難以反映實際毒性。本研究驗證高溫塑膠容器可能釋出具生理活性的物質,小白菜可作為早期生物指標。結果亦顯示高溫塑膠溶出物影響生物生理,對食品安全與環境健康構成潛在風險,建議避免以塑膠容器長時間盛裝高溫食物。

蝶對蝶-玉帶鳳蝶貝氏擬態與生活史之研究

本研究以玉帶鳳蝶的生活行為為主,透過飼養觀察、文獻探討與實驗設計,探究其生活史、生理特徵與生態行為。結果顯示,二至三齡幼蟲即具備有臭角防禦、吐絲固定等能力,且同一親代中雄蝶較雌蝶先羽化,避免近親交配的機會。在食草方面,二至三齡幼蟲對橘子葉表現出顯著偏好。藉由與其他鳳蝶物種比較外觀,初步建立辨識依據,並以光照法檢查四齡幼蟲是否具有未發育完全的生殖器官(精巢)推測為雄性。研究者同時發現,幼蟲體色受食草葉色影響,呈現偽裝可能性。針對貝氏擬態的捕食實驗尚未得出明確結論,需進一步改良實驗設計。校園復育區的建置成功吸引鳳蝶訪花與產卵,顯示都市亦可成為生態棲地,具教育與保育意義,呼應SDGs陸域生態保育的目標。

「果」然出「色」:天然藍與黃的色彩碰撞---從植物到環保顏料的轉化之旅

研究探討蝶豆花(青花素)與薑黃(薑黃素)兩種天然色素在不同天然添加劑與劑量下的色彩穩定性。實驗分為三部分,分別針對藍色色素、黃色色素與藍黃混色進行測試,在固定色粉用量下,分別加入蜂蜜、牛膽汁與阿拉伯膠三種添加劑,設五種劑量梯度(1~5平匙),共製備375組樣品。每組樣品皆以色差儀測定CIE LAB色彩空間中B值(藍–黃軸偏向),作為穩定性指標。結果顯示:蝶豆花色素偏藍性穩定,以第3平匙效果最佳,牛膽汁穩定性最高;薑黃偏黃穩定,第2平匙最鮮明,牛膽汁與阿拉伯膠中劑量表現佳;混色組整體偏黃,蜂蜜與牛膽汁穩定性良好。整體而言,第2至第3平匙為最佳添加範圍,可提升天然染料的穩定性與應用性。

地下礦工-崎頂子母隧道台灣大蟋蟀生態族群行為之研究

本研究以台灣大蟋蟀(Brachytrupes portentosus)為研究樣本,選定苗栗縣竹南鎮崎頂子母隧道作為研究樣區,探討族群數量變化與生態習性。將樣區劃分為A、B、C三個,並於2023年7月至2024年12月進行一年半的觀察記錄。結果顯示,台灣大蟋蟀的洞穴數量會隨季節與環境條件變化。春季平均孔洞數為35(個/月),夏季增至51(個/月),秋季則降至7個(個/月),冬季回升至16個(個/月)。數據顯示,秋季孔洞數量最少,推測與成蟲繁殖週期有關;夏季為終齡若蟲活躍期,孔洞數量達到最高峰。此外,飼養觀察發現台灣大蟋蟀具有藏食行為,會將食物帶回洞穴內食用,甚至將部分食物堆置於特定區域。這項發現顯示台灣大蟋蟀具備特定的食物儲存策略,對其生態適應性與行為提供新的研究視角。