全國中小學科展

佳作

LED光照組織培養苗

以發光二極體(LED)設計組裝作為植物生長箱的人工光源,利用其低耗能特性,達節省能源之目的。金線蓮及嘉德利亞蘭組培過程,以不同光波長,搭配不同照度,與一般燈源作比對,就環境因子:溫度、波長、照度,對生長情形的影響。金線蓮用頂芽微扦插、嘉德利亞蘭以小芽分割直接育苗,以一般燈源為標準,比對LED組之白、紅、藍、綠及紅藍混光組?本進行實驗。試驗量測各光源之溫度及照度,觀察葉、莖、根生長之顏色與形態且量測重量作為指標。實驗結果,所有光源皆能促進生長,以LED白光處理之組培苗的質與量最佳,且最低耗能下有最高照度值,以LED白光2.9klux取代傳統光源,每一植物生長箱,每年至少省721度電,達到節省能源且可得到健壯組織培養苗之目的。

非齒輪式減速機之研究

在高職機械科二年級專業課程機件原理中有討論齒輪減速機內容,以章節內容我們知道工程應用上減速機以齒輪式的設計使用最為廣泛,但除了齒輪外是否還有其它以機械方式來達成減速的可能。本專題將探討設計、製造非齒式且相同尺寸只需更動少數零件即可達到不同的減速比之減速機的可能性,藉由創意機構設計方法及流程,來設計非齒輪式的減速機。本裝置共有五個零件分別是支撐座、自轉子、立體凸輪基座、波形產生器、鋼珠相互配合,藉由波形產生器對鋼珠產生壓力而促使鋼珠延底座之特殊曲線而作圓周運動,達成減速的目的,此裝置速比可藉由調整底座鋼球數量達到不同的減速比,本專題經測試後可達到減速的功能及穩定的轉速輸出。

台灣欒樹下的紅杉軍

本研究是針對紅姬緣椿象(Leptocorisangur)的生活習性及牠們的群聚現象,做生態調查及成長週期的探究。經過七個月的觀察,在群聚現象方面,我們發現,紅姬緣椿象會因為溫度降低,聚集的數量增加,因台灣欒樹開花結果的季節而改變出現的時間,且聚集在一起的紅姬緣椿象多半是1-4齡蟲,棲息環境會選擇在有雜草落葉的石頭底下。在生命週期的觀察,發現牠們的生命週期(卵-成蟲)約七週,單獨一隻飼養死亡率偏高,尤其是在1-3齡階段。在交配產卵研究結果發現,野外的紅姬緣椿象交尾時,如果受到打擾並不會終止他們交配的行為,但如果捕捉野外的雌、雄蟲放置一起也不一定會交配,交尾後會選擇在隱避或易取食的地點產卵,室內和野外的卵的變化不太一樣,室內的卵是從古銅色-橘-金黃才孵出、野外的卵則是從金黃-橘-古銅色孵出,本研究更發現,紅姬緣椿象也會孤雌生殖。

種子的降落傘~紫背草< Emilia sonchifolia(L.) DC. > 與黃鵪菜 < Youngia japonica(L.) DC. >

本研究的主題是探討植物的冠毛與種子傳播的關係,選定校園裡的紫背草和黃鵪菜,目的在了解他們的冠毛長度、與每顆瘦果上的數量、冠毛對瘦果落下時間的影響與冠毛對瘦果被風吹移動距離的關係。結果顯示:黃鵪菜的冠毛數量比紫背草多,長度比紫背草短。除了冠毛數量 15 根的瘦果以外,紫背草不論在何種高度與冠毛數量,落下的時間都比黃鵪菜的瘦果長。除了高度 50cm 外,紫背草和黃鵪菜的冠毛數量越多,落下的時間越長。以電扇吹拂紫背草與黃鵪菜的瘦果,發現黃鵪菜的移動距離較紫背草遠。能讓紫背草移動最遠的冠毛數量為 15 根;黃鵪菜則為 25 根。研究也發現冠毛對於移動不一定都有幫助。

蝴蝶鱗片散熱的秘密──仿生材料的探討與應用

為探索蝴蝶為何在太陽光的高溫持續照射下仍可以快速散熱,且優美自在的飛翔, 所以本研究想進一步瞭解蝴蝶翅膀的構造, 及其散熱機制之後,仿照此一機制其中的蝴蝶鱗片的材質- 細微幾丁質, 達到材料仿生的目的。本研究將蝴蝶鱗片, 100%幾丁質, 細末甲殼素(92%幾丁質), 奈米碳,石墨烯,及散熱膏,在燈泡上加熱, 以尋求散熱最佳組合; 也將之應用在熱水加入玻璃杯, 鋼杯, 鋁合金等容器之外殼, 更將甲殼素與散熱膏混合物, 填補在電腦CPU與熱管縫隙中, 實驗結果得證, 果然細末幾丁質(本實驗稱甲殼素), 果然有良好的散熱傳導效果。

酸雨知多少

本研究主要在探討酸雨,藉由氣象局網站資料去分析台灣酸雨發生情形,並透過實地蒐集了解家鄉的雨水是否是酸雨,更藉由一連串實驗探討影響酸雨發生的原因。另外,以實地探訪與親自實驗做比較,我們發現氣象站檢測雨水的方式有待改進,因為氣象站一天只量一次pH值,而每段時間所下的雨pH值皆不相同,而且是點的位置會影響期pH值,藉由這個研究有了意外的發現,並且透過實驗,我們了解酸雨對植物及金屬的危害,在此呼籲大家要愛護環境,避免製造空氣污染,才能享有乾淨舒適的生活空間。

探索蟑螂單、複眼在避光反應中的功能

美洲蟑螂(Periplaneta americana)具有兩套視覺輸入的器官,包括對光的敏感度較強的單眼以及由許多小眼組成的複眼。本實驗利用美洲蟑螂的避光行為,探討單、複眼對於蟑螂運動調控的影響。經過暗適應10 分鐘後,在自製的蟑螂逃亡速率測定器中進行實驗,以LED 手電筒作為光刺激,蟑螂經刺激後通過有兩個觀察窗口的廊道,而經由錄影記錄可得蟑螂避光反應的潛伏期、逃亡時的的平均速率、以及通過觀察窗口的瞬時速率,將單、複眼均正常(控制組)以及遮住單眼或複眼的蟑螂進行比較。結果發現,遮住單眼或複眼的蟑螂,其決定要逃亡的潛伏期都比控制組短,且在逃亡的過程中,平均速率都比控制組快。由結果推論阻斷單眼以及複眼的視覺輸入都會抑制蟑螂的遮蔽反應(shade response)而造成逃亡速率與控制組不同,因此單眼以及複眼對於蟑螂運動行為都具有一定調控作用。

『空氣與燃燒』的再研究

本項研究是延伸自五年級上學期「空氣與燃燒」這一單元﹐ 我們以雙氧水和水果作用之後產生氧氣為研究的重點﹐從實驗中發現課本中以線香燃燒的時間來測量氧氣產生量的方法不容易做出結果﹐所以我們也研究出氧氣的測量計﹐可以比較準確的測量出氧氣的產生量﹐此外﹐我們也實驗出常見的水果中﹐哪些水果產生的氧氣比較多﹐哪些水果產生的氧氣比較少﹐PH 值較高的水果﹐氧氣產生的量比較多﹐PH 值較低的水果﹐氧氣產生的量比較少﹐此外﹑除了水果之外﹐校園內的植物的葉﹑根﹑種子及莖也可以和雙氧水作用來產生氧氣﹐而且效果更好。

青春永駐----探討地瓜葉烹飪之顏色變化

研究發現地瓜葉存放方式及料理方式會影響變色,包括變不綠、變黃及變黑;變不綠、變黃兩項和葉綠素有關;存放時接觸光線、空氣因葉綠素被葉綠素?分解而變黃,若葉子折損,因細胞內水解性單寧和酚?作用而產生褐變;水煮中細胞被破壞釋放酸性物質,使葉綠素脫鎂變橘色,添加鹽或小蘇打可穩定葉綠素,但無法阻止葉子變黑。葉子會變黑是在水煮後靜置才會出現,因此判斷是葉子中的凝縮類單寧氧化所導致,而梅納反應造成的變黑影響較小。\r 凝縮類單寧在空氣中久置會形成紅棕色沉澱;水煮時高溫加速反應,添加亞硫酸鹽類則可以抑制凝縮類單寧氧化。地瓜葉煮後變黑程度甚於其他蔬菜,是因其含有較多凝縮類單寧,而產生之變黑物質具抗氧化能力。

旋轉吧!綠牆-植生牆支撐架系統改良設計

本研究設計的植生牆轉軸式支撐架系統裝置理念是以旋轉門為構想來源,使植生牆可以將外部牆面轉至室內進行維修工作,改善原有植生牆支撐系統的工作性。此裝置主要係由立桿兩側設置掛架,並於掛架面吊掛盆體,形成雙面栽植,立桿底端設軸承、軸心桿,形成可旋轉之功能。利用此裝置之旋轉功能,其實用性與設計特點如下列所示: (一) 由原本固定支撐改良成轉軸式支撐架系統,改善植生牆工作性。 (二) 將植生牆轉軸式支撐架系統底座釘固於公寓大樓陽台之女兒牆,除了可形成綠色植物景觀及遮陽效果,並可調整遮陽、通風角度。 (三) 結合窗簾、花台、鐵窗、遮陽板等功能,減少能源浪費,改善鐵窗外部美觀問題,及了解本研究裝置對建物立面綠化減碳之節能效益。