全國中小學科展

最佳團隊合作獎

大卡車防輾裝置設計

本研究大卡車的防輾裝置機構,在此設計上我們研發了利用駕駛員可以因應地形而選用防輾裝置之作用,且同時連動設有警示裝置,以防因為駕駛員之疏忽而造成輾人意外事故,該防輾裝置係利用卡車之氣壓、油壓、電子或可程式控制做設計,研究分析結果,該裝置具備新穎性、進步性及產業利用性等諸多特性,且其所需成本低廉,對實際卡車應用上兼具高度實用性,目前已申請專利,未來可期受到推廣與應用。

美麗的錯〝物〞

複雜的錯離子看似相似但如果細細的觀察體會便能發現其中奧妙。不同的銅氨錯離子為了證明自己的存在,除了呈現不同的藍以外,還增加了一些需要被探索的內涵。而在實驗裡,我們以氨水、甲胺、乙胺、乙二胺等不同化合物以觀察其中變化並加上了導電度的測量數據以利觀察。

來玩九九乘法表

一開始我們想解出九九乘法表中,放置一個正方形,使這個正方形四個頂點的位置的數加起來,和會是 140 的框框。解題的過程中,我們嘗試了許多方法,利用學校的數學課程所學習到對稱、因數分解的基本觀念,除了找出規律外,更發現九九乘法表的奧妙與許多有趣的玩法。

尋『沼』『氫』寶貝—氫化-甲烷化程序厭氧發酵產能系統之建立

本研究之目的,乃針對氫氣及沼氣發酵的結合,建立『氫化-甲烷化』程序的厭氧發酵產能系統,取代傳統『酸化-甲烷化』的厭氧發酵程序,以期提升整體厭氧處理的產能效率。研究以蔗糖、畜產廢棄物(豬羊兔糞)、鳳梨皮廢棄物為基質,先個別以產氫菌35℃發酵收集氫及產甲烷菌40℃發酵收集沼氣,進一步再將產氫廢液進行二次發酵收集沼氣。試驗結果顯示,經過氫化-甲烷化的二次發酵後,能量總產值較傳統酸化-甲烷化發酵程序的產能提升,提升倍數分別為蔗糖基質:1.16倍;滅菌鳳梨皮基質:1.17-1.27倍;未滅菌鳳梨皮基質:2.62倍。以畜產廢棄物為基質,進行產氫菌及產甲烷菌靜置與連續流培養,以兔糞基質氫氣與甲烷產量最高。酸性的產氫廢液經二次發酵後,pH值皆有趨向中性偏鹼的變化。

學校的飲用水乾淨嗎?

學校的飲用水有「立式」和「噴式」飲水機。本研究的水質檢驗標準是酸鹼值、雜質和總菌落數。飲用水都經過相同過濾系統所以雜質很少,在不同的機型、溫度、時間和放流下幾乎沒差異。「立式」酸鹼值高且總菌落數低;「噴式」酸鹼值集中在7.0~8.5但總菌落數高。冷熱水的酸鹼值差異不大,熱水煮沸消毒,可以降低總菌落數。較長假期和機器壞了會影響水質,需要統一放流或清空儲水槽重新加熱殺菌。酸鹼值星期一比星期五高,「立式」差距大,「噴式」都合乎標準,差異不大;早上和下午的差異不大。總菌落數星期一比星期五高,大部分早上比下午高,使用率高會降低總菌落數。冷水放流後總菌落超標情形有下降趨勢。熱水放流效果顯著,0秒到10秒減少得最明顯。

內城環山水圳的美麗與哀愁-探討休閒農業區的水污染問題

自97 年9 月至98 年4 月,我們在內城圳設置5 個監測站,以水質檢試劑測試內城環山水圳的水質,發現從上游到下游有許多污染源,造成各種不同程度的污染情形。調查發現除第一監測站是無污染的水質外,其他四個採樣點都有各種程度的污染情形,各種檢試值也產生不同的變化。顯示農業活動仍然會造成水污染,仍需要進行污水處理,才能使休閒農業區引以為傲的青山綠水能永續經營。

飛彩青龍---穿梭在迴圈中的規律

驚奇:一副牌經過特殊的洗牌方式─逆序之後交疊洗牌一次,可以洗出四條不管花色的「青龍」,研究到最後,我們發明了「類鴿原理」:存在n個區間,每個區間必須「剛剛好」m個物件,當「第n區間」最上面的一個物件,進入「第1區間」時,「第1區間」最上面的一個物件,勢必會被推至「第2區間」;而「第2區間」也因為「多了一個物件」,勢必將原本「第2區間」最上面的一個物件,推至「第3區間」;使得原本「第3區間」最上面的一個物件,推至「第4區間」;…,依此類推「第n區間」,使得「第n區間」補足m個物件。

太陽『矽』希望-太陽電池的研究

能源危機帶動太陽電池發展,卻受制於難以進一步的提升效率,因此,我們研究其結構與基本性質,如:不照光時的順、逆向偏壓、導通電壓及照光下不同照度、光源、太陽電池種類填充因子的比較,並了解不同負載下的最大功率。隨著實驗的延展,探究照度、入射光的波段、入射角度及經大氣層厚度對太陽電池的影響。經過數據分析及研究之後,我們發現太陽電池確有PN二極體之特性,導通電壓約為0.7伏特、太陽電池的填充因子,以單晶矽為最佳,其次是非晶矽、另外,陽光比單槍的光源更適合太陽電池工作。以濾光片將特定波長以下的光線濾除,並推算出能隙。另外,電流的大小與入射角之cosθ成正比,這也是為什麼太陽能板必須旋轉而使陽光保持垂直入射。

酸雨腐石

本研究以電子天平、電導度計、PH 儀、鹽分計等儀器,來研究由不同地區所取得的雨水,對於不同建材(石版、紅磚頭、大理石、瓷磚)的腐蝕程度、鐵金屬片的氧化效果,及不同金屬片在不同的食用鹽溶液、不同重量百分濃度,所組成的反應系統之金屬氧化反應及電化學性質。依據所測得的數據,得知以下的結果:各地區雨水的 PH 值以仁武地區最小並達到酸雨標準,其電導度最大,也是最容易造成建材腐蝕及金屬氧化。我們發現建材對於酸雨的抗腐蝕性依序為 瓷磚>紅磚頭>石版>大理石不同食用鹽中,就金屬氧化程度而言,不同金屬中以鐵金屬最大,鋅金屬次之,鋁金屬第三,而銅金屬最小;以加速金屬氧化程度而言,高級精鹽最快,美味鹽次之,無碘鹽第三,而低鈉鹽最慢。

導光材質的研究及其在生活當中的創意設計和應用

從一個「滿天星」的亮光玩具,引發了我們探索的好奇和興趣,經由大家的討論,循序漸進設計了五個研究問題,遇有問題,到圖書館尋找百科全書外,也頻頻上網輸入關鍵字!每個人求知若渴,嘗試了解導光材質的原理與特質。從自然界中最親近我們-便宜垂手易得的水,到科技產物-光纖的研究、應用、設計,提出我們的研究成果-意外發現斷裂與轉折的光纖蘊藏玄機,透露建築物因地震內部結構受損的訊息與方位;創新光全反射「直線進行」的嶄新實驗,還有以光纖端點聚光替代不環保的釣竿螢光棒..等。在整個實驗過程中,我們尋求社會資源、參觀訪問光纖科技公司工程師,對光纖的導光、傳輸、用途有更進一步的了解;並且經由變因的操控、觀測、分析,學到了更多課本以外的知識和經驗:如網路資源蒐尋與擷取、實驗紀錄Excel篩選與試算,數位拍攝存儲與編輯…等。