全國中小學科展

最佳創意獎

正正有「磁」─磁場對水表面張力之影響

飲水機的說明中常宣稱磁化水有神奇功效,使我們好奇。我們由實驗室發展出的同步攝影法,與水滴微觀測量法,設計出可精密測量水滴接觸角的儀器,觀察水磁處理後表面張力的改變。在4150Oe 的磁場下,為磁場降低水表面張力的極值。我們發現若要製造一杯高效能的磁化水需要高均勻度、強磁場強度、30秒之磁化時間。磁化水有效時間與水滴角度成正比。磁處理現象是因為水是極性分子,外加磁場下分子排列整齊改變其表面張力。我們將磁化水的特性應用於生活中。電解磁化水可增加43%的反應速率,可用於氫能源之製造。我們用磁化水的特性製作磁化動力船,在一安培的電流下船的前進速率為3cm/min。檢測市售磁化水發現表面張力並無降低,建議可將表面張力列入檢測項目中。

衣服是怎麼乾的?

筆者有一次,觀察洗衣機洗完、脫水後,在衣架上陰乾的衣服,發現衣服上端先乾且感覺較熱,雖然這好像是理所當然的事,但筆者認為生物課本上所說的毛細作用,應該可以讓水上升,為何一定要上端先乾?後來冬天到了,媽媽洗厚重的衣服,在最後洗清時,都有加柔軟精(如毛寶之類),筆者卻發現衣服上下幾乎是同時乾的。另外,筆者從氣象方面的書籍得知,空氣的密度會影響氣流的升降,那為何衣服下端後乾?是否跟水蒸氣含量及氣流有關,故決定著手去調查衣服是如何乾的。

步步高升 – 證明空氣中氧氣含量及新反應器研製

在理化課程提到「空氣中的氧約占空氣的1∕5」,但老師所提及的各項實驗,我們一一重做一遍,過程中發覺存在不少問題;例如採用悶熄蠟燭的實驗方法,似乎無法驗證這樣的結果;即使改以鋼絲絨生鏽方式驗証,至少也得花費將近一天的時間;因此我們想出新的反應裝置,以鋼絲絨通電使其燃燒的方式,發現可縮短實驗時間並達到準確驗證的目標。

誰害我消化不良?─澱粉 抑制劑之研究

近年來,植物所合成的澱粉?抑制劑已被分離純化用以治療糖尿病與減肥,是種相當有用的物質。我們的實驗係利用不同植物的萃取液,來測試其所含的澱粉?抑制劑,對不同生物之澱粉?的影響。其中,花豆、黑豆、馬鈴薯萃取液抑制豬胰臟澱粉?的效果最佳;菜豆、四季豆萃取液抑制蒼蠅澱粉?的效果最佳;黑豆、皇帝豆萃取液抑制黃豆澱粉?的效果最佳;不同萃取液抑制口水澱粉?的效果則差不多。另外,我們針對幾種抑制效果較顯著的萃取液,進行活性測試,其中皇帝豆的澱粉?抑制劑最耐高溫,100℃才會失去活性,其次是菜豆、四季豆,在 85℃時變性,最差的是黑豆。菜豆、四季豆兩者在偏酸性環境中的抑制蒼蠅澱粉?的效果最佳,而皇帝豆、黑豆則在中性的環境中抑制黃豆澱粉?之效果最佳。由此可見,不同植物的澱粉?抑制劑的活性皆會受溫度與 pH 值的影響,其成分應為蛋白質。我們更進一步將萃取液處理黃豆種子,確實可抑制黃豆種子萌發,降低其發芽率與發芽長度。本實驗證明植物之澱粉?抑制劑可抑制多種生物的澱粉?活性,未來可應用於生物防治、人類糖尿病治療、減肥、以及抑制種子萌發或調節植物生長等方面,可謂妙用無窮啊!!

小而省的高效率鋅銅電池

課本中關於鋅銅電池的實驗其裝置複雜而且效果不佳,電流過小(約2mA),我們嘗試改良鋅銅電池的裝置予以縮小簡單化、增大電流,使電池足以讓LED 燈泡發光,增進實驗效果並減少藥品的浪費,並利用隨手可得的器材來製作各種小型鋅銅電池,最後發展出密閉不漏可隨身攜帶的鋅銅電池。

終極風車

風力發電的發展是我國即定的能源政策,但目前所建置的百餘座風力發電機,似乎成效不佳,也未達預期目標,最近國內媒體陸續報導風力發電的負面消息,更有專家提出應放慢腳步,適合國內環境使用的風力發電機尚待研究開發。我們研究改良較不受重視,一般認為效率不佳的阻力型垂直軸風車,我們希望倍增它的輸出動力,更重要的是它將更適合台灣的風場條件。

測量--我有絕招

實驗中,先將市售雷射筆與其他光源做比較,再利用照射最遠的光源,配合直角等腰三角形角度與邊長的原理,自治簡易高度測量器,用它來測量實務的高度,且與實測長度做比較。發現我們做的測量器可測得高度約20公尺的建築物,也可測得不規則物體的高度。解決了我們測量教室高度時,以往的不便,這個方法操作簡單、快速又方便且準確性高。接著我們試著將測量器改放平面式,順利測得小河河面寬度、兩棟教室間的間距…等。又發現可拆下聚光凸透鏡鏡片的雷射筆,照射光源呈矩形且有比例放大的功能,利用它我們做了一個簡易放大比例測量器,用它來測量微小東西,例如:頭髮的寬度...等,並找出放大比例尺倍數與距離之間的關係,真是有趣又神奇。

氣語非凡—植物的攻防策略

我們過去發現植物氣味會抑制他種植物發芽,在這次實驗我們利用顯微鏡與自動觀察箱探討植物間氣體的對話,並記錄氣味對小麥(單子葉植物)、綠豆(雙子葉植物)莖的長度,莖、葉重量,向光性及氣孔大小的影響。我們發現九層塔的氣味不影響綠豆生長和莖、葉重量,只輕微抑制小麥生長和植株的重量。而檸檬桉氣味促進綠豆莖的生長,卻減少葉重,並能抑制小麥的生長。野薄荷與樟葉的氣味則對這兩種植物生長與重量都有顯著抑制甚至完全不發芽。向光性方面,野薄荷氣味明顯抑制綠豆向光。小麥氣孔狹長不易觀察其開合,綠豆氣孔開口卻明顯受氣味影響而變小,可能是植物用來對抗外來氣體的招數吧!真奇妙,利用散發氣味,植物間正進行著一種無形的攻防戰呢!

「鈣」是奇才-探討鈣離子對於非洲鳳仙花粉生長的影響

花粉管在生長過程中,需即時且持續地調節其內部細胞骨骼結構,展現快速地、極性地生長方式。我們經由探索微絲所相關的功能,追尋鈣離子在這萌發過程的角色,以普遍用來觀察花粉萌發的非洲鳳仙花為實驗對象。實驗結果顯示(一)花粉內原有的鈣充足且為萌發所必須(二)外源鈣離子的作用著重在促進花粉管後期的延伸而非在萌發初期,且以1mM的鈣離子對於花粉管延伸有最佳的促進效果(三小時提升約2倍花粉管長度)(三)若在花粉萌發時抑制鈣離子通道,則會造成花粉生長困難(四)在硝酸與鹽酸所造成的酸化環境中,外源鈣離子對於非洲鳳仙花粉生長有明顯改善(五)外源鈣離子的使用對於較低溫度所造成的抑制花粉生長現象也有所改善。

染出新發現-天然無毒白板筆

本次研究主要是要做出一支無毒且不會散發異味的白板筆。發現白板筆其中毒性主要來自於溶劑及顏料,聽說客家的藍染是一種天然染劑,因此想利用它做為白板筆的顏料。實驗結果,我們發現濃縮20倍的藍染書寫效果最好。比較出效果最好的自製白板筆墨水後,我們希望它在書寫時也能散發淡淡清香,因此試著加入檸檬皮和橘子皮萃取出來的汁液,看是否會影響書寫效果,實驗結果是加入檸檬皮的汁液比較成功。最後我們將自製的白板筆墨水裝在彩色筆裡,發現寫出來的效果良好,只是寫到最後會變淡;而自製的白板筆也比一般的白板筆好去除痕跡,耐用性也很好。一支無毒且不會有異味的白板筆,在多次的實驗中,終於誕生了。