全國中小學科展

最佳創意獎

全球暖化鑑識員

全球暖化是近年來大家關注的環境議題,而燃燒化石燃料使大氣中二氧化碳濃度遽增,則被認為是全球暖化的元兇。我們想知道全球暖化〔註1〕對台灣的氣候影響有多大?以及除了二氧化碳增量外,是否有其他因素可能導致全球暖化?我們先蒐集台灣主要城市近四十年來的氣溫資料,比較近四十年台灣氣溫是否有明顯增溫現象。接著我們設計五個實驗來探討可能影響地表氣溫變化的因素。我們發現台灣近四十年的年均溫並沒有明顯上升,不過每年的最高溫及最低溫卻有顯著的變化。而陽光照射角度、地軸偏向角〔註2〕的變化、空氣中水氣、二氧化碳及其它溫室氣體〔註3〕的含量,皆可能影響地表溫度。

幾何高手-探討姬胡麻斑捲葉象鼻蟲之『搖籃』數學規律

本研究觀察了姬胡麻斑捲葉象鼻蟲如何的進行捲葉,包括了選葉、戳洞、切割、\r 整脈、摺尾、捲葉、產卵、抱壓、封口、重複抱壓與封口、收尾等過程,得知姬胡\r 麻斑捲葉象鼻蟲將卵產在捲葉內,幼蟲以捲葉中的葉片為食、化蛹及羽化為成蟲。\r 同時利用數學中的對稱、等距、平行等關係以及依據褶痕痕跡所連接構成的直角三\r 角形與平行四邊形型態,製作出正六邊形的平面狀與圓柱狀搖籃,更得知只要搖籃\r 內的角度改變,將會製作出各種不同的搖籃形狀,並且發現可利用摺出的正多邊形\r 圖形求得圓周率π的近似值。

「轉出活力與光彩」-可動式葉片組垂直軸風力發電機之探究與應用

曾經在Discovery的節目中,看到垂直軸風車的介紹,引起我的興趣。因此團隊決定研究垂直軸風力發電機。在研究一,我們設計了垂直軸風力發電機,並針對可動式葉片形狀、葉片面積大小、相同面積下葉片長寬比以及在葉片上打洞和葉片打洞疏密度進行實驗。在研究三發現:葉片面積相同、形狀不同的葉片,以正方形葉片發電量最穩定也較高。在研究四發現:葉片的面積越大,發電效能越好。在研究五發現:相同面積,不同長寬比的葉片,高瘦型的葉片發電效能比矮寬形葉片高。在研究六發現:在葉片上打直徑1公分的洞,發電效能比不打洞的葉片佳。在研究七發現:在葉片上打4個洞,可以得到較高的發電量。最後我們還利用風力發電機組,製作了一組「垂直軸風力發電路燈」。

鐵皮屋嘛ㄟ發電喔!

我們想了解鐵皮屋溫度、室內溫度以及溫差發電之間的關係,先直接測量鐵皮溫度,得知「鐵皮面積大小不會影響表面溫度」。接著,我們釘製大小不同的模型鐵皮屋,分密閉及通風兩種條件,得知密閉比通風室溫更容易升高,室內採取通風有助於室內降溫的條件;而室內體積小,室內溫度升或降都比室內體積大的效果來得明顯。 我們又在鐵皮浪板內面加裝散熱風扇模組,實驗結果:讓風扇向地板方向吹,則有助於熱空氣與冷空氣對流,能夠降低室內溫度,使鐵皮溫度和室內溫度產生較大溫差。我們再加裝致冷晶片散熱模組連接三用電表,實驗得知鐵皮浪板表面溫度與室內溫度溫差越大,產生的電流、電壓也越大,於是再將鐵皮塗上黑色塗料以增大溫差,最後,再增加晶片散熱模組串聯,結果顯示電流、電壓均有明顯增大,我們可以利用這樣的太陽熱溫差來產生電能。

多功能綠色安全警示裝置

一、綠能安全警示止滑條 樓梯是建築物中相當重要的架構,也是個容易發生危險的地方,因此本團隊成功研發出可於使用者行走在燈光不足的樓梯時更安全的裝置-綠能安全警示止滑條,不需要任何消耗性能源,可幾乎半永久性使用,達到環保永續發展的理念。且其製作成本相當低,在傳統止滑條上安裝此裝置不需超過原成本之20%,且安裝容易,有量產化之可能性。 我們運用壓電原理,將壓電片聯接LED燈,並裝置於樓梯止滑條內。當使用者上下樓梯踩到止滑條時,內部的壓電片就會同時震動而產生電能,促使LED燈發亮,達到警示之效果。 二、多功能綠色安全警示裝置 將第一代的機構整合為一個體,便於拆裝。而機構整合方式大致上即將壓電片、電線及LED燈固定,使之不分散,且較不容易損毀。此裝置除了置於原止滑條內更容易,不需再整線外,也可做其他相當多的應用,如:發光鞋墊或貯存能量裝置等等。

步行機構綜合設計原理之研究

人類是地球上極少能用雙足自由活動的生物之一,人類的步行動作優美,肌肉及骨骼可以做出細微的動作,在高職二年級的課程中有一門機件原理的課程,專門介紹各種機械結構的運作原理及構造形狀。因為機械結構具有動作確實、成本低、壽命長以及可做出一個固定循環的動作輸出,在設計方面機械結構又是可做成不同串聯及並聯的組合,來符合我們的需求。因此本專設計出二種不同的步行機構設計,來做為步行機器人中的雙足的運行軌跡,並分析二種機構在步行運動時的特點。經由機構的設計、製造組裝及測試的過程讓我們學到課本上所學不的實作經驗,印証了課本中的機構知識,達到學以致用的目的。

謠言終結者_芭樂葉多酚大翻身

本研究探究網路及廣告所提芭樂葉多酚會抑制唾液澱粉?作用,但結果顯示多酚反能促進唾液澱粉?催化作用,可能因其與干擾澱粉?作用的金屬離子結合。我們不能因此推論攝取多酚會使人增胖,有其他機制和體內葡萄糖代謝有關而影響體重,如多酚能抑制細菌,科學雜誌「Nature」(註十)、(註十一)指出腸道中含促進養分吸收的厚壁菌門(Firmicutes)和抑制養份吸收的擬桿菌門(Bateroidetes),二者合佔腸道菌種 92.6%,且肥胖動物體內 Firmicutes 量遠大於 Bateroidetes,而減肥過程中 Firmicutes 量漸少於 Bateroidetes 數量。據結果多酚對取自屠宰場的豬小腸液菌有抑制效果,因樣本來自肥胖豬隻腸液應富含 Firmicutes,芭樂葉多酚抑制到 Firmicutes,使人體吸收養分能力變差而減重。所以本研究發現多酚能促進減重的原因,應從腸道菌落消長來探討

「蛹」「帶」生命

昆蟲通常是環境最好的偵測器,今年3 月22 日上午9:30 在雲林林內約有60 萬隻紫斑蝶從觸口飛越過中山二高,歷時4 小時後才慢慢消失在八卦山區。這個享譽國際的紫斑蝶遷移群對我們來說是代表檢驗台灣環境健康的一個正面指標。一年來,我們飼養了大白斑蝶、紅珠鳳蝶、大鳳蝶、黑鳳碟、玉帶鳳蝶,觀察其生活史,並改良拍攝方法,利用數位攝影將蝴蝶各時期的微妙演化拍攝下來做成完整紀錄,包含了幼蟲孵化出來吃第一頓餐、幼蟲結絲墊準備結蛹、來回吐絲約15 次才完成絲帶的固著、然後脫殼成蛹、羽化成蝶等過程。更發現帶蛹似乎都會近似某種特定角度在樹枝上結蛹,而查閱文獻都沒有相關的研究。從自然界的觀察與測量發現多數帶蛹的蛹身與絲帶夾角均為90°、蛹身頭部常與地面平行的機率頗高,而且蝶蛹與樹枝的夾角大多介於20°~40°。於是自行設計測量器材進一步驗證:當蝶蛹與樹枝夾角為30°、蛹身與絲帶夾角為90°時絲帶的張力最小,和野外統計的結果不謀而合,而蝶蛹巧妙地運用此一原理來度過12 天至4 月不等的蛹期。我們再以物理方法尋找帶蛹的重心位置約在中央部位,絲帶張力約為蛹身重量的80%。不禁令人讚嘆大自然的奧妙!

瞎咪!喝水不會燙到了(自動感溫杯)

本研究主要係在提供一種杯子,具有偵測杯子內水之溫度,並在水之溫度過高或過低時發出警示,以告知使用人注意。也可依個人喜好設定適合之溫度範圍,當加入之冷、熱水混合後到達所設定之溫度即發出警示,以方便使用人飲用。本研究包含有:一杯體;一控制電路,其具有一溫度感測電路,一溫度控制電路,一受溫度控制電路所驅動之警示器(LED、蜂鳴器、語音),且該溫度感測電路具有一溫度感測器,當溫度感測器感應到杯子內水之溫度時,經過溫度感測電路所傳達之訊號,由溫度控制電路來比較並判定溫度是否在設定值之內,以做為驅動警示器之依據。

非油炸藥膳速食麵之研究開發

本研究利用台南縣農產品-牛蒡和胡蘿蔔來製造非油炸速食麵,以增加營養價值及農產利用,並輔以傳統藥膳食材-四物、四君子及八珍來做料理湯包,讓泡麵口味更多變且具養生功效。結果發現,非油炸麵的糊化方式,以蒸煮方式最佳;而糊化後的麵條乾燥,採用熱風乾燥、微波乾燥和熱風乾燥三種方式處理,其中以熱風乾燥方式表現最優。添加胡蘿蔔和牛蒡,會明顯改善麵身的外觀、色澤及風味;用傳統藥膳-四物、四君子及八珍當作湯頭的搭配,可將中藥材與日常膳食結合,以增加產品的美味及價值。本研究之非油炸藥膳速食麵確實能改善一般油炸速食麵營養不均、油脂太多、熱量太高的缺點。此外,不只在口感及咬感上較接近水煮麵條,同時在營養性、熱量及口味等方面也都有不錯表現。