全國中小學科展

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佳作

叮叮咚咚音樂秀

五年級時學過「製作玩具樂器」單元,對於樂器科學原理有了初步的認識。在平時,也可以看到一些玻璃杯音樂的表演,我們不禁好奇:為何可以隨手拿著一個玻璃杯便進行音樂演奏?因此以一連串的研究,仔細探究原因。我們將蒐集來的玻璃杯,利用調音器及量筒調整杯中溶液的量,以瞭解在各種情形下敲擊玻璃杯聲音所發出聲音的高低情形。研究結果發現:「重量」是決定音高的最主要關鍵。欲使音高變化一個二度,則:玻璃杯中的「水位高度」、「水量」或玻璃杯和液體的「重量」之變化達到「音程」的比例。利用這個結果,可以隨手拿起一個杯子,利用簡單的量筒及磅秤加以調音,玻璃杯就成為成為一種有趣的簡單樂器了。

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。

膨糖?還是膨風?-以糖液為例,探討濃度的不同及影響膨發之因素

選用常見之不同糖類製作膨糖,結果發現以二砂製出之成品,其風味、整體接受性方面,比較其他糖類表現為佳(p

拍出液體的表面張力

液體從滴管口被擠壓出來的液滴,形成「水滴狀」,這是液體表面張力作用的結果。我們感興趣的是在不同液體的表面張力作用下,所形成的液滴形狀和張力大小的差異。我們的研究使用「拍照法」測量液體的表面張力,實驗誤差在16 %以下,是一種創新和準確的測量方式。藉由此方法我們研究影響液體表面張力的因素,使用純水測量「溫度」和表面張力的關係,結果顯示:溫度愈高,其表面張力愈小;溫度愈低,其表面張力愈大。其次,我們使用離子化合物水溶液 (NaCl(aq)、KCl(aq)、CaCl2(aq)),測量其「濃度」和表面張力的關係,我們發現:其濃度愈大,表面張力愈大;濃度愈小,表面張力愈小。最後,我們使用醇類水溶液 (CH3OH(aq)、C2H5OH(aq) 、C3H5(OH)3(aq)) 測量其「濃度」和表面張力的關係,結果發現:醇類水溶液的濃度愈大,表面張力愈小;濃度愈小,表面張力則愈大。

吃我一顆水球-探討無瓶水製造方式和性質檢測

網路多種製作無瓶水方法,經操作發現不是每種方法可製作出內裝水球。所以我們研究找出海藻酸鈉水溶液與含鈣水溶液濃度組合及各項檢測。歸納出:1.海藻酸鈉水溶液應選擇0.5%~2%濃度;2.含鈣水溶液:氯化鈣水溶液濃度至少1%、乳酸鈣水溶液濃度至少要2%較易製作出水球膜;3.保存應浸泡於純水並置冰箱冷藏,連續200小時紀錄無瓶水的流失率可降至19%以下;4.物理測試發現1%海藻酸鈉水溶液所製造出的無瓶水球在耐壓、拉力及自由落體表現均好;5.化學測試無瓶水質都符合臺灣自來水公司「飲用水水質標準」之相關檢驗標準。 當飲完無瓶水後,水球膜在自然環境下日漸分解不占空間也不汙染環境。希望無瓶水的研討能喚起環保概念,減少塑膠瓶使用。

拉不拉多的領域密碼

因為學校收留一隻流浪狗,引起我們研究小狗以尿液的味道標示地盤的興趣。我們在幾個月的研究中,跟部落裡面幾隻小狗培養感情,帶出去實驗觀察。我們發現公狗和母狗排尿的次數﹑行為姿勢均不相同,公狗會抬腿尿尿標示地盤,母狗則不會。公狗會受到其他公狗尿液味道的刺激,引發公狗排尿。甚至人類的尿液也會讓公狗有地盤被入侵的感覺,引發公狗排尿標示牠的地盤,但是小狗的「糞便」雖然也會刺激公狗的反應,但是不會引發排尿的行為。公狗的領域性也和體型有關,體型小的公狗(如小黃)不會把陌生的環境標示為自己的地盤,不敢隨便尿尿。體型大的公狗(如拉不拉多)領域性比較強,不管環境陌不陌生,都會占據為自己的地盤。另外大型犬拉不拉多和小型犬小黃的地盤爭奪戰中,初期大型犬總是比較強勢,但是小型犬也會越來越勇敢的去維護自己的地盤,非常有趣。

智慧型回收標誌辨識系統

全世界都陷入與垃圾爭地的戰爭中,而垃圾中百分之四十都是可回收資源,如果能從未分類的一般垃圾中自動分離出可回收物,將可以大幅減輕垃圾量,並讓資源可以有效的利用。由於可回收垃圾絕大部分具有回收標誌,所以本系統以辨識回收標誌來自動挑出可回收垃圾,藉此減少人工作業,達到資源回收的第一步驟。我們所撰寫的辨識程式會自動偵測相機所拍攝的灰階照片,轉成二元值,以陣列儲存。為凸顯回收標誌的圖樣,我們將消除圖片上不必要的雜訊,並把小空隙填滿。接著才從殘存的圖樣中一一比對回收標誌的特徵條件,看是否有圖樣為回收標誌。辨識結果會經由 RS232輸出訊息給外部電路,以推動分類杆並亮出圈叉的燈號來顯示辨識結果,達到回收垃圾分類。

孤軍-光滑管琉璃蟻(Ochetellus glaber)缺后聚落的命運

由採集資料及文獻中,發現螞蟻缺后現象並不普遍。而光滑管琉璃蟻(Ochetellus glaber)卻是相當普遍。本研究主要探討光滑管琉璃蟻其居住特性、缺后聚落的成因、意義及缺后聚落中常出現於何種形式,製作符合其特性之人工蟻巢,並進一步探討缺后聚落中工蟻取代蟻后的過程。在飼養中,發現飼養的缺后聚落工蟻有產卵現象,且產下的卵可正常發育,並非我們原先所假設的滋養卵,由此可判斷光滑管琉璃蟻缺后聚落性別決定系統與組織完整的蟻種之性別決定系統有極大差異。根據文獻缺后聚落的生殖方式應是孤雌產雄,由未受精卵發育成雄蟻;但光滑管琉璃蟻是孤雌產雌,不須受精,卵即可孵育成工蟻,與其他蟻種有極大差異。

鉤盲蛇(Ramphotyphlops braminus)行為探奇

我們抓到鉤盲蛇後(R. braminus),我們開始對這種小生物產生好奇,所以先後做出鉤盲蛇(R. braminus)對周圍環境的熱源、光源、溼度、壓迫感、食性及生殖等實驗,我們也模擬出鉤盲蛇(R. braminus)的生活環境。而藉著這次的實驗,我們得到了,鉤盲蛇(R. braminus)喜好生活在濕度高、壓力大、陰暗、富含腐殖土、落葉、枯木等可隱身的地方,且在進行隔光、隔熱、驅敵、壓迫力等實驗時實,探討出鉤盲蛇(R. braminus)為負趨光性、正趨溫性;會以尾部尖端刺擊敵人,並排出排泄物藉以驅敵;在吃白蟻時,牠們會先將獵物纏死或壓死,再將白蟻捲入口內加以吞食;且鉤盲蛇(R. braminus)的泄殖腔與其他雌蛇的泄殖腔大小較相似,證明了鉤盲蛇(R. braminus)為孤雌生殖。。

太陽閃焰活動分析

我們利用隸屬於N0AA 的GOES 衛星,在X 射線波段對太陽閃焰所作的觀測數據,分析了各類型閃焰的數量、總閃焰的數量及閃焰能量的變化,並計算其相關係數。發現閃焰總量與C 型閃焰最具相關性;但在閃焰能量部分,則與較高能量形式的M 型閃焰最為相關。進一步比較閃焰與黑子的關係,發現M 型閃焰與黑子數量的變化最具相關性。在週期性的分析部分,我們將總閃焰數量、M 型、X 型閃焰數量、閃焰能量及黑子數量的週期性變化分別用高斯函數作曲線擬合,發現M 型閃焰與黑子數量的週期性變化較趨於一致,最近一次的高峰期分別出現在2001 年中與2000 年底,周期約為9~11 年,由此預測下次太陽表面活動較劇烈的時期約是在2010 年至2012 年之間。閃焰噴發對地球的影響方面,我們分析噴發的閃焰型式對電離層質子流強度的影響,發現噴發的閃焰能量越強,衛星偵測到的質子流強度越大,尤其對X5 以上的閃焰最為明顯。