全國中小學科展

佳作

與二進位法邂逅的數列

從一個競賽題給的數列{d2(n)}出發,在四十九屆的科展已證明該題。本屆由數列{d2(n)}折線圖形發現該數列的遞迴並引用降階發展出更簡潔的通項表達式。 設n=(ak-1ak-2ak-3…ai…a2a1a0),d2(1)=1;當n≧2則 d2(n)=1+Σ|aw-aw-1| 本研究的主要成果在於對該數列{d2(n)}做了一般化的探索:奇偶性、重新|討論區間極值存在唯一性及數列{d2(n)}在正整數中的分布。 同時,對原數列{d2(n)}推廣,定義出廣義的數列{dp(n)},觀察數列{dp(n)}折線圖,引用gp(n,1)結構發現廣義的數列{dp(n)}遞迴:dp(n+sxpk)=dp(n)+hp(j,s)。其中,1≦j≦p,1≦s≦p-1 ,(j-1)×pk-1≦n≦jpk-1。 本研究也利用不等式發現hp(j,s)範圍:0≦hp(j,s)≦p(p-1)/2+1 。 最後,對於數列{ }的各種性質都推廣到一般化的結果。在網站「整數數列線上大全」的資料庫中,沒有我定義的廣義數列(截至2010年6月05日為止),因此,這個作品可說是目前在推廣該競賽題數列方面,最新的研究。

自然空調—地質條件對室內溫度影響之探討

本實驗以研究運用地溫能降低空調消耗之探討為主軸,設定散熱管型、室內熱源及地質條件做為變因,為了要使模型和現實建築物相近,設計模型牆厚為12mm;實際牆厚為12cm,即以1:10縮小比例的建築物模型進行實驗,將散熱管置放於不同地質條件(水質層、水+砂質層及砂質層)之實驗槽中,再以燈泡(25W、100W)作為模擬室內人體或機器的發熱源,利用風扇將室內空氣導入散熱管,經過循環後再進入實驗箱,探討對於室內溫度減緩升溫情形及進出風口降溫效果。實驗中,以無散熱管循環作為對照組,其餘以地質分組,將試驗數據整理、分析及探討後,獲得以下之結論: 1. 散熱管型:以銅管為例,散熱效果為3L >3U>U>L。 2. 地質條件:散熱效果為水+砂質層(WG)>砂質層(G)>水質層(W)。 3. 發熱熱源:燈泡25W乘上四倍使之與燈泡100W釋放能量相等,其散熱效能為100W>25W。 4. 各材質管型:散熱效果為鐵管>PVC管≧銅管,且U型管>L型管。

據理「力」爭

本研究在認識維生素C 的抗氧化性,探討有哪些因素會破壞其還原力,以及如何作生活應用。我們利用碘滴定法檢測維生素C 的還原力,先探討會影響維生素C 的變因,再利用維生素C 還原鐵離子的反應,研究如何防止鐵生鏽與去除鐵鏽。研究發現:(1)維生素C 會因氧化而使還原力衰退。(2)短波的光、高溫與強鹼溶液對維生素C 還原力的影響較大。(3)維生素C 易氧化且會還原鐵離子,所以能阻止鐵離子與氧結合,達到防鏽效果;也能還原鐵鏽中的鐵離子,使鐵鏽消失;且維生素C 濃度越高、量越多,除鏽效能越強,效果越佳。(4)維生素C 與鐵及鐵鏽反應時皆會產生氫氣,前者反應速率較慢,但是實驗產生的氫氣量約後者的2 倍。

與牡蠣的蟹逅~豆蟹與牡蠣寄生關係之探討

豆蟹被發現共生於牡蠣內,但其關係的建立仍不清楚。本研究藉觀察牡蠣與豆蟹個別與共同生活探究它們的相互關係。結果發現雌雄牡蠣外觀型態差異甚小,但精卵外型與大小卻明顯不同。進行人工受精時增加洗卵次數可提高孵化率,也觀察到卵裂、擔輪子幼體和D型幼體等變化。對豆蟹的觀察顯示雄豆蟹體型小,常躲入雌蟹腹部中。抱卵雌蟹以腹部開合產生水流排放蚤狀幼體,幼體具正趨光性。將牡蠣與豆蟹一起飼養觀察兩者互動,發現豆蟹成體無法進入牡蠣。經調查發現牡蠣被豆蟹寄生率約10~12%,被寄生的牡蠣以1-2隻豆蟹居多,若寄生2隻豆蟹多為1雄1雌,比較被寄生與否的牡蠣之殼長和組織乾重,推測0.32~0.39cm的稚蟹選擇進入殼長3公分以上的牡蠣是寄生開始的可能時機。

學校剩飯的妙用─酒精發酵之探討與應用

老師曾說:「酒精能殺菌,主要是利用酒精引起蛋白質變性,導致細菌或病毒的死亡。」加上學校午餐總會剩下許多剩飯,這讓我對「酒精發酵」產生興趣,想進一步探討研究。 我們以微生物進行米飯發酵,蒸餾出酒精,並測量濃度,作為米飯發酵力優劣的標準。接著進行不同菌種、不同糖量、不同米麴菌量、不同溫度、不同米量和不同發酵天數對米飯發酵力的影響等實驗。發酵後的酒精,還製作出消毒酒精、料理米酒、水果酒和燃燒用酒精。最後,進行簡易蒸餾設備的改良,大幅提升蒸餾酒精的濃度。 實驗結果,以米麴菌進行發酵最好,酵母菌效果最差。此外,適量的糖有助於米麴菌的發酵力,增加米麴菌量和米飯量,並在高溫的夏天進行發酵,更能提高米飯發酵力。

「飴」然製得,「糵」你栽~DIY麥芽糖有一套

本實驗主要為研究以「最經濟」、「最便利」及最「節能減碳」的方式製作傳統麥芽糖。從實驗得知發芽中的麥芽種子是催化的關鍵,而其鬚根則無催化作用。而成長7~10日麥芽為最佳採收期。將麥芽去根後與糯米以1:4為最佳混合比例。並發現利用糯米煮熟後的餘溫,在室溫下即可進行發酵作用,而保溫方式以溫度越高(55℃)反應速度越快。若改以糯米粉為澱粉來源,糊化的最佳溫度為70℃,溫度過高,口感反而不佳。-20℃冷凍乾燥法及常溫日曬法並不會影響小麥草內澱粉酶的活性,這將有效解決小麥草保存及夏季不易栽培的問題。而麥芽糖成品水分含量在18%以下,能有效防腐達6個月以上。

藍瓶真好“酵”—亞甲藍對酵母菌呼吸作用之探討

「藍瓶」實驗是利用還原糖加入氫氧化鈉、亞甲藍溶液,使之發生藍色的亞甲藍變成無色的亞甲藍的氧化還原反應。本實驗以葡萄糖、果糖、半乳糖等還原劑,將藍色的亞甲藍還原為無色的亞甲藍,並利用分光光度計測量反應中亞甲藍的透光度,以其數值判斷反應時間,再以分光光度計測量固定時間內藍色亞甲藍的變化量(反應速率),藉此探討不同種類的糖類、不同濃度的糖類和不同濃度的酸鹼影響其反應速率的程度。因酵母菌呼吸作用為氧化反應,實驗中也發現,呼吸作用的速率和亞甲藍的變色有相關,因此可利用亞甲藍的變色測定呼吸作用的速率。最後以澄清石灰水、二鉻酸鉀和硫酸測得酵母菌在此狀況下是進行呼吸作用而非發酵作用。

黑心竹筷現形記

在新聞報導中指出一般免洗筷子中大都有殘留二氧化硫,而二氧化硫可能導致過敏或氣喘病。本實驗主要是利用國中理化實驗室中常見的藥劑,找出檢驗竹筷子中的二氧化硫的簡便的方法。我們把竹筷中二氧化硫的檢測分為定性與定量分析兩部分。在定性分析實驗過程中,我們發現氯化鋇雖然可使亞硫酸根產生白色沉澱,但沉澱的現象不是很顯著。因此在加氯化鋇之前先加入過氧化氫,使亞硫酸根氧化成為硫酸根,可使產生硫酸鋇沉澱效果更顯著。而定量分析部分,經過多次的試驗,我們改進滴定的方法。首先降低碘標準液濃度,並利用注射針筒與點滴用的軟針來進行滴定,使得微量的二氧化硫可以被檢測與分辨出來。而根據實驗結果,我們發現所收集的衛生筷,只有木質衛生筷無二氧化硫殘留。而從定量實驗中可發現浸泡三小時或煮沸應該有助於去除竹筷的二氧化硫殘留。

銀色的紡織天才---肩斑銀腹蛛

本研究經由實際飼養、觀察、訪問專家、實驗與資料收集,以了解肩斑銀腹蛛的特徵、棲息地、結網、進食、牠的行為與對顏色的偏好。希望讓大家對肩斑銀腹蛛有更深的認識,而能尊重牠的生存權利、並認識其特徵、生態與習性,將有助於防止其侵入住家,減少困擾。

校園數位簽到系統研究

本專案探討利用「RFID(無線射頻辨識)」、「手機簡訊」、「3G 行動手機上網」三者結合「校園網路」,建置一「RFID數位簽到系統」應用於學生到校離校管理的可行性。一、專案建置的整合系統功能有:(一)、將「RFID無線射頻辨識技術」應用於數位簽到管理上,自動發出簡訊給家長。(二)、建置3G 查詢系統、資料庫伺服器、Mobile Web Server。二、對受測者進行問卷調查,經分析、統計得到如下結果:(一)、受測者家中電腦普及,都有手機,數位化簽到方式的推行容易,但3G 手機,未如我們預期的普及。(二)、有2/3 的人會擔心簽到的簡訊是詐騙事件,值得系統導入初期的參考。(四)、族群集中於較不守規矩同學認為行蹤會被家長掌握,家長老師則認為可有效掌握孩子行蹤。(五)、多數的受測者對系統皆感到滿意。