全國中小學科展

佳作

「膠」出奇「雞」─比較不同酸液與萃取溫度對雞爪明膠品質差異之研究

本研究以低價畜產副產物─白肉雞(Broilers)的雞爪為原料,試驗一將其浸泡於不同酸液中進行膨潤,再經熱萃取後形成之凝膠以醋酸組具有最佳之外觀、質地剖析數據、截切值、色澤分析數據及固形物比例,顯示以「雞爪」作為原料時,採用醋酸作為其膨潤劑較其他酸液更為適合。試驗二將膨潤後雞爪以不同溫度進行熱萃取,結果顯示,低溫組(70℃)和高溫組(95℃)均具有良好之質地剖析和色澤分析數據,但高溫組於感官品評時均獲得各項目之最佳喜好度和最高的總接受度。綜上所述,雞爪以醋酸膨潤後再以95℃進行熱萃取可得透明亮白、滑順而富有彈性之凝膠產品,未來再經澄清乾燥處理後可作為食品改良劑或凝膠類點心的原料,實現將低價副產物轉變為黃金的可行性。

面面俱到-利用震源分布建立斷層面

為了降低鑽探所耗費的資源和資金,我們開始思考如何運用低成本的方式去呈現地底下的世界,發現可透過地震震源迴歸出板塊隱沒帶,萌生出運用地震震源計算斷層平面的方法,因此我們用「2018/02/08吉安地震」、「2022/09/17關山地震」、「2022/09/18池上地震」、「2022/09/18富里地震」、「2022/06/25 光復地震」、「2018/02/06花蓮地震」這六個地震為參考資料,並且使用Python-sklearn中的LinearRegression函數建立線性迴歸模型且使用 fit 函數對模型進行訓練,最後用3D列印的方式呈現出花東縱谷與中央山脈斷層的差異,可發現兩斷層皆為南北走向,花東縱谷斷層的角度為68-54度,且由北到南傾斜角度漸漸趨緩,但皆為東傾,而中央山脈斷層則為西傾,角度皆在60度左右。

Do It Myself – 智能射箭訓練系統

為了精進射箭的能力,我們開始研發「智能射箭訓練系統」,並透過該裝置判斷舉弓、拉弓、放箭速度等數值,讓使用者能清楚地知道現在的姿勢是否有達到射箭時的標準動作。本實驗分為四個大方向進行操作:穩定、力量、精準度、以及計分靶。為了找出符合選手最合適的射箭動作,我們另外以一名選手的舉弓高度(130cm)及拉弓距離(57cm),做出固定射箭模擬器。透過該裝置發現:該選手於10公尺距離時,傾角 -1.2 ~ - 0.2度能夠命中九分的範圍。除此之外,我們用紅外線感應框、投影機與scratch程式製做出互動計分靶。透過裝置,便可以快速紀錄下射箭時的分數和落點。我們將整個設備整合為成完整的智能射箭訓練系統,供使用者能夠快速且精確的矯正自己錯誤的射箭姿勢及方向。

烈日當頭「糟」亮你我-探討金門高粱酒糟萃取物作為防曬品之可能性

金門高粱酒糟年平均產量約7.2萬噸,目前多數以廢棄物方式送台處理,因此,我們希望以環保角度思考,試圖找出酒糟其他應用的可能性。過去研究曾發現酒糟萃取在紫外線波段有較高的吸光值,我們推測其具有防曬的潛能。因此以水、甲醇、丙酮、乙酸乙酯、甘油等溶劑在不同溫度中萃取酒糟,並進行紫外線阻隔實驗,結果顯示,當厚度足夠時,以甲醇70℃、甘油50℃、70℃及丙酮70℃萃得樣品對於紫外線A及紫外線B能有100%的阻隔;而在陽光下,以甲醇70℃萃取樣品以1:1比例混合護膚乳時,可達71%的阻隔效果;塗抹人工皮的實驗中,也以甲醇70℃樣品混合絲瓜水的效果最佳。本實驗初探得酒糟應用於防曬之可能性,希望能創造環保再生又高經濟價值的酒糟利用模式。

掀風倒谷—都市風場峽谷效應的觀察與研究

本實驗以透過實地走訪、文獻探討、模型操作,以觀察及分析了解造成新竹人困擾的都市峽谷效應,並希望透過各式實驗讓人們可以更了解這樣的地質現象,並可以了解哪些地點容易發生這樣的現象以小心安全。 而本研究完成後發現當建物形狀符合風場、巷道狹窄至臨界點、街口面朝風及廣大處、周遭沒有可以阻止風運行的建物或巷道旁有許多排列整齊高樓的地方較容易出現峽谷效應。而在我們討論過後建議只要將建物距離加大、房屋間距統一且注意臨界值、巷頭巷尾統一寬度、設立告示牌提醒用路人或在建物興建時加入風道思考設計,即可防止峽谷效應對人們的傷害。

「睡睡」平安-扁蝸牛的休眠行為之探討

我們探討扁蝸牛休眠行為發現:一、休眠時殼口有透明或白色薄膜;休眠以垂掛黏壁、倒掛黏壁、殼口向下及殼口向上;攝氏27度相對溼度50%開始休眠,相對溼度75%時沒有休眠;偏好向光源於深色及光滑面休眠。二、休眠後醒來伸出先以腹足推開薄膜;殼口透膜比白膜先醒來伸出;相對溼度提高與同伴喚醒是影響醒來伸出的要素。三、喚醒行為以接觸薄膜,或爬過螺殼;喚醒行為對同伴影響有薄膜破洞、薄膜變透或伸出爬行;喚醒同伴1隻的比例最高;飢餓及飽食組在菜園對同伴都有喚醒行為。四、只有成蝸對成蝸有接觸膜的喚醒行為;距離小於2cm時會接觸膜喚醒同伴的比例較高;推測喚醒行為不是為了吃薄膜,可能是為利於族群生存繁殖的利他行為值得進一步研究。

柏拉圖立體疊合體之旋轉軸證明與應用

本研究由柏拉圖立體疊合體出發,分解其結構為旋轉軸與單一柏拉圖立體,接著利用幾何推論以及向量證明在柏拉圖立體中存在的旋轉軸,並命名為 n 重軸。在了解旋轉軸存在於柏拉圖立體中的情形與其分布位置後嘗試利用SketchUp軟體將柏拉圖立體圖形以特定旋轉軸旋轉複製形成正多面體疊合體,本研究藉由柏拉圖立體所形成的相異疊合體型態,進而發現其對稱特性與對稱面存在的共同性,並推導出疊合體其對稱面總數之通式。

3D紙片離心機在混合物分離的應用

準備科展題目時,搜尋到紙片離心機,該設備利用旋轉紙張圓盤達到高速的分離效果,以此裝置協助非洲疾病盛行地區進行血液離心及分析。 以紙片離心機為主題,實驗設計探討紙張材質,尺寸及重量;線的材質及長度;孔的數量及距離,採取不同方式組合測量紙張圓盤轉速,實驗結果以西卡紙為材質,半徑4或5公分,重量約10.0公克,孔的數量為2或3孔,孔距1.0公分,轉速較高效果較好。 西卡紙裁剪後規格無法一致,決定採3D列印製作出圓盤,以手動方式轉動毛細管吸入之不同澱粉或鴨趾草混合液,進行離心分離及分析。 實驗結果顯示,3D列印圓盤高速轉動後可將混合液中固相與液相分離,未來希望可以比較3D列印圓盤結合毛細管,在分析化學上進行更廣泛的應用。

解黏去縛—探究蛋白質的結著與降解

本研究從文獻中選出十種物質,測定其蛋白質的含量,選取其中含量最多的4種蛋白質萃取液,進行其黏性、承載拉力及解離效果的比較實驗。 在「蛋白質萃取液」的黏性實驗中,以加入酸性物質,比例為「3:1」、加入鹼性物質,比例為「10:1」、加入有機溶劑,比例為「1:1」、溫度在「50°C」的條件下,其黏性的強弱,為虱目魚皮魚鱗>豬皮>脫脂奶粉>全脂奶粉。 用相同於黏性的實驗條件,在黏性承載拉力實驗中,其黏性承載拉力大小,為虱目魚皮魚鱗>豬皮>脫脂奶粉>全脂奶粉。 用相同於黏性的實驗條件,在解離效果的實驗中,以浸泡在溫度「50°C」的水中,其解離效果,為全脂奶粉>脫脂奶粉>豬皮>虱目魚皮魚鱗。

看美麗日「RAW」,終究得---「閃」一「邊」趣

在日出或日落出現在地平線或海平面,僅一、二秒鐘的綠色閃光非常難見到,因為無意間拍攝到,引發我們的探索興趣。研究先拍攝日出與大量日落RAW檔格式照片,以影像處理軟體觀看還發現到綠邊、藍邊、雲頂閃光等日出光學現象;為了解發生原因透過四種實驗方法驗證綠色閃光發生的機制,結果在日光下以三稜鏡與黃色及白色圓形紙片,即可重現綠色閃光、綠邊與藍邊等景象;以影像處理軟體做連續截圖,更可了解綠色閃光發生過程;最後再比對出現以上四種太陽色光後三日的氣象資料,發現降水時數幾乎為零。因此日出日落時,太陽出現四種色光景象以做為判別未來天氣變化的應用。我們甚至在東部或西部海邊觀光景點,以能拍到綠閃這難得的景象,促進觀光。