全國中小學科展

佳作

小『薯』立大功–馬鈴薯種薯克數成長情形與收成量之研究

馬鈴薯品種很多,我們選擇其中常見5個品種作為實驗種薯:研究發現發芽效益以克數來看是10g與20g,以品種來看最好黃肉,最低的是紫肉;成長高度以品種看臺一長得最好,克數則以40g長得最好,5g最差。馬鈴薯結薯總克數以克數來說:40g收成量高,50g並未占種薯優勢,5g最差,顯示成長高度與結薯總克數有相關性;以品種來說:則以大葉多,紫肉少。 從 CP值來看,首推大葉5g、臺一8g。從成本計算利潤而言,種植大葉5g的利潤最高,紫肉5g最低;從種植面積計算利潤來說,則是紅肉40g最高。 10g、20g文獻所言最佳種薯克數,然而實驗發現不論以收成量、CP值或利潤而言都顯示未必有最佳表現。

鋤禾日當午,擦點防曬乳

本研究的目的是探討常見天然食材及廢棄果皮對紫外線(UV)的吸收效果,以Arduino組裝UV檢測儀檢測UVA、UVB的吸收值,並與市售UV強度計確認可信度。以水及酒精萃取食材發現常用食材都有吸收UV效果,其中柑橘類果皮和綠茶比過往科展的火龍果皮、蘆薈皮和咖啡渣效果更好。植物油中UV吸收效果最佳的是麻油,食材經油萃取後可提升吸收UV效果。防曬乳製作以水萃取綠茶3天及綠茶和水重量比1:3,搭配9種植物油萃取綠茶3天及綠茶和油重量比1:3,用油相/乳化劑/硬脂酸/水相重量比60:4:1:35,製出9種天然防曬乳,經自製UV檢測裝置評估後,發現防曬效果與市售防曬乳相近,也透過解剖顯微鏡觀察到油包水的圓球形微胞,證實此配方可成功製成防曬乳。

「導」「轉」水車增氧妙招

看到水車式增氧機在養殖池打出白色水花,經仔細觀察與文獻探討,我們發現葉片有不同的形式,而且隨著養殖池的大小不同,也會有不同數量的水車式增氧機,究竟什麼形式的水車會有較佳的增氧效果呢?我們自行設計製作了水車打水相關的裝置進行模擬實驗,結果發現:在相同電力的條件下,吃水深度不可太深(20mm)、葉輪葉片數量為8片、葉片長度較短(30mm)、葉片寬度不可太寬(20mm)、且葉片上有孔洞(9個直徑5mm的圓孔),可以得到較高較遠的水花,落入水中產生的氣泡會較深,葉輪後方的流速也能較快;而在水車葉輪後方加裝導流管,可將水面溶氧量較高的水導流至較深的水域,加上可移動旋轉式水車增氧機的設計,可提升26.67%的增氧效能,更可減少同一養殖池水車的數量。

以地殼均衡理論模擬臺灣地殼模型

本研究利用地殼均衡理論研究臺灣地區合理的大陸地殼組成,以討論造山運動進行中的臺灣是否已達地殼均衡。由地殼均衡理論模擬大陸地殼的組成模型中,顯示以花岡岩、安山岩及玄武岩等三種岩石比例組成之模型最為接近現實中的地形高度。研究結果顯示,大陸地殼的組成以安山岩質為主,而花岡岩質與玄武岩質的相對比例之多寡則與當地的初始岩性為何者有關。臺灣玉山因岩性以板岩、片岩等密度較低的變質岩為主,故其大陸地殼組成比例呈現花岡岩質較玄武岩質高。臺灣由於受到弧陸碰撞的斜碰撞、以及碰撞點由北往南遷移的影響,模擬計算的海拔高度減去現實海拔高度所呈現之結果為該值由北向南增加,顯示受弧陸碰撞影響的造山運動之活躍度正由北往南遞增。

圓舞曲-婆羅摩笈多定理推廣至圓或橢圓內接多邊形中之探討

圓內接四邊形有一個幾何定理:若圓內接四邊形的兩對角線相互垂直,則連接對角線交點與一邊中點的連線垂直於對邊,稱為婆羅摩笈多定理。 本作品將圓內接四邊形推廣至圓或橢圓內接多邊形的情形,定義其多邊形中若滿足「連接兩垂直對角線交點與一邊中點的連線垂直於對邊,同時連接同一邊垂足點的連線過對邊的中點」,則稱此多邊形為婆羅摩笈多多邊形。 先由兩圓相交關係來建構婆羅摩笈多四邊形,接著從圓內接正多邊形來探討婆羅摩笈多多邊形的建構原則,推導出其邊數及共圓性質,進一步推導出圓內接多邊形的情形。最後探討橢圓內接菱形、鳶形及正方形是否存在婆羅摩笈多定理及其幾何性質,再推廣至橢圓內接多邊形的情形。

虛擬實鏡~安德遜蠅虎撲食模式

安德遜蠅虎(Hasarius adansoni)撲食行為與一般蜘蛛與眾不同,引起我們研究的好奇心。我們以(1)文獻探討法(2)田野調查法(3)飼養箱觀測法(4)捕捉法(5)攀緣線觀測法(6)色光控制觀測法(7)限定空間鏡像觀測法(8)數位虛擬觀測法研究蠅虎。我們發現:(一)校園中有四種蠅虎(二)它會壓縮身體穿過細縫,多毛,怕水,有頭、胸、腹。(三)它喜歡深色物體,會躲在暗處;不在潮濕處織網,會織在陰暗、避風雨的地方(四)它有三種成功撲食模式(五)色光會影響它的撲食行為(六)它會撲食虛擬化獵物(七)它在限定空間的鏡像中撲食會受影響(八)它的撲食模式會受數位虛擬情境影響。安德遜蠅虎撲食行為研究很有趣,我們希望能繼續這種科學研究。

台灣夏季午後對流閃電與地形之關係

本研究由2013 年夏季中5 個典型午後對流天氣系統,分析閃電發生地點與地形的關係。結果顯示雲對雲及雲對地閃電的起始位置均位於中央山脈西側斜坡、屬於西部麓山帶的區域。雲對地閃電最密集的區域位於由兩個山脈所包夾的谷地地形與西部麓山帶的前緣處,顯示地形為影響雲對地閃電發生位置的主要因子之一。山區水庫、湖泊等大型水體本身及其周遭的區域內有較為密集的雲對地閃電分布,說明谷地地形為發育對流胞與雲對地閃電的最佳位置。閃電高發生率的西部麓山帶上配置有南北超高壓輸配電線,然鄰近電塔(線)的雲對地閃電為零星散佈、並未與電塔(線)呈現線性分布的現象,故雷擊發生的地點乃是受到地形效應所影響,非高壓電塔的誘集而好發閃電。

大力士挖糞圖強-探討糞金龜推糞行為之模式

本研究主要以台灣較為常見的推糞金龜(Paragymnopleurus ambiguus)作為研究的對象。結果得知初完成的糞球為一個不完整的球體模樣,而且是類似一個外角30∘,內角150∘的正12邊形,經過推行滾動才逐漸形成一個像圓形的糞球。雄糞金龜體型雖然比雌糞金龜短小,但後腳較長,可以舉起比自己重22.8倍的糞球,甚至比自己重122倍重的糞塊,計算體長與後腳長間的異速生長程度,發現異速生長指數為0.2623、 r=0.4249>0為正相關直線,所以推測,後腳較長的雄糞金龜有能力可以推動較重或較大的糞球。另外不管在平坦地面或者要跨越障礙推動糞球,走越遠,所作的功越大,糞球越重、要舉起糞球,所需的能量與施的力也就必須越大,最後才能將糞球推到沒有干擾的自己居住的巢穴中。

還以顏色-百年預彩工法

放眼看去台灣的建築結構外觀,大部分都是以磁磚、玻璃惟幕或者是油漆為主,因此外觀的色彩有限,為了擴大台灣建築色彩生活美學、想像空間與環境美化,創造在地建築人文景觀,運用不同色彩的搭配,使混凝土建築物外觀不再只是單調素材,令人覺得枯燥乏味,而是能與光線能量結合,使人耳目一新的色彩。對於無法使用水泥漆、磁磚或不易維護場所非常適合。本研究以建築傳統工法加以改良,水泥砂漿、混凝土中加入色料,使結構體色彩豐富,並探討後續抗壓、抗拉強度、耐久性、耐光、耐氣候潮濕變化……等問題,期許能節省人力、時間、降低成本,以提高工作效率,減短施工工期,如果建築物能夠多樣化、色彩更豐富,相信台灣的建築業會更加多彩多姿。

烘出新濕度 - 智慧3D列印線材存放箱

潮濕的3D列印線材會導致3D列印品質不良和失敗問題,我們將存放箱、防潮材料、加熱除濕等方式導入實驗變項,我們使用arduino開發板搭配DHT22溫濕度計量測數據發現: 1.塑膠存放箱內的濕度相對比紙箱和開放空間低 2.塑膠箱中防潮材質以乾燥劑的濕度最低 3.有鋪設鋁箔紙的塑膠箱中,在加熱效果相同的條件下溫度較高 4.塑膠箱中的溫度相對越高,濕度相對越低 根據以上,我們將有效的變項融入我們的3D列印線材存放箱設計,除了加入即時溫濕度環境介面,同時套用鋁箔紙鋪面、乾燥劑和加熱法來有效控制存放箱濕度。確保3D列印線材可以保持乾燥狀態,最終達到我們研究目的:解決3D列印品質問題。