全國中小學科展

佳作

無敵艦號-水中惡霸的剋星

福壽螺不斷的啃蝕農作物,對農業造成很大的危害。如果我們能主動去捕捉福壽螺,清除螺卵,必可達到抑制的效果。我們觀察福壽螺的習性,知道牠們最常出現在灌溉用小水溝後,希望能以方便又有趣的方式大量捕捉,於是討論想要製作一艘適合航行於水溝,能捕捉福壽螺的船。本實驗探討船體與承載重量的關係、動力對船速的影響、掃除器對清除數量的作用、網子對捕捉數量的影響,最後製作『無敵艦號』,並且改進它的缺點。改良後的『無敵艦號』,捕捉福壽螺和清除福壽螺卵塊的成功率提高了。 我們並且讓船在學校的池塘裡航行,不但可以當個稱職的『水中清道夫』,清除水中落葉,還可以拯救寒流來襲時,池塘裡的孔雀魚兒,真是一舉兩得。

翻滾吧水滴-奈米碳黑砂紙疏水性質與水滴在其表面滾動機制之探討

本研究探討奈米碳黑砂紙表面之滾動角、接觸角、靜摩擦係數與水滴大小關係。使用防水噴劑、氟素和碳黑處理不同型號之砂紙表面。利用接觸角、滾動角探討其不同表面、不同體積水滴之疏水性差異。斜面法與力感測器則測量靜摩擦係數差異。結果顯示碳黑砂紙上水滴體積越大,水滴的長短軸比值、接觸角皆增加,液滴接觸固體表面積的比例會變小,滾動角也變小。透過砂紙顆粒與碳黑可模擬出如植物葉片表面的突起物與絨毛。根據理論所推得的液滴接觸固體表面積之比例越大,滾動角越大,因水滴與載體間形成空氣層,使水滴較容易下滑。並發現砂紙疏水性最佳的為型號1000之碳黑砂紙,其接觸角145.1度,滾動角3.7度,液滴接觸固體表面積之比例0.13。

變動中的台灣—台灣中南部地體構造的探討

本研究為探討北港高區對台灣中南部地體構造的影響。以推土機理論為基礎設計模型進行實驗觀察,並以中央地質調查所的活動斷層分布及地殼變動GPS測量結果進行比對,得到三點結論:一、台灣中南部造山運動隨著海岸山脈西移擠壓隆起形成中央山脈,中央山脈是由東向西逐漸發展,在山脈內部的斷層已不再活動,在西部的活動斷層是目前主要活動變形帶。二、中央山脈構造及發展是由海岸山脈擠壓運動所形成,和北港高區無關。三、台灣中南部山脈前緣部分西部活動斷層受到北港高區影響,只能在高區東側及邊緣發展,並影響高區附近的地殼變形方向,在西南側似有脫逸現象產生。

超級注射筒 — 噬菌體

克雷伯氏肺炎桿菌是引起社區型肝膿瘍主要感染源,其莢膜型與致病力密切關。這些克雷伯肺炎桿菌可能源自病人本身,亦可能來自家禽之排抴物。研究現,克雷伯肺炎桿菌可以存在雞的排泄物中,雞排泄物及附近環境汙水內的噬菌體可以殺死並抑制感染雞隻身上分離的沙門氏桿菌和大腸桿菌。這些異性的噬菌體可以用來當作雞隻感染這些細菌治療的方法之一。本實驗包括了自雞糞內分出克雷伯氏肺炎桿菌以及自雞糞及市場雞攤旁之汙水分離出特異性之噬菌體。從十九個市場的雞糞和八個汙水檢體共分離出四株非人類常見之血清莢膜型克雷伯肺炎桿菌和十二株特異性的噬菌體。這些分離出之特異性噬菌體可提供日後作為克雷伯氏桿菌感染雞隻治療之用途。

低頻振動對冰冷凝氣泡分佈之研究

本研究探討在水凝冰過程中,加入一低頻振動,探討其氣泡聚集在特定點成團的現象。首先改變水中溶氣量,以探討氣泡成因;並改變水量,推測其流動性質的影響性;利用照相觀測氣泡生成過程,推測氣泡聚集成團的原因。實驗方法以喇叭作振動器,施加不同頻率振動冷凝時50mm鋁管中的水,待其固化後觀察不同頻率時的氣泡分佈狀況。結果顯示,在頻率10-40Hz中,頻率越高時,氣泡團間間距越小。而在不同的水量進行實驗時,發現在水量過多或過少時,都不容易觀察出生成氣泡之現象,且水量佔管體積35%時氣泡聚集最明顯。推測可能是因為水裝太滿時液體無法流動所導致。以照相觀測凝冰過程,發現節點會比較早結冰,故氣泡不平均現象是因駐波場導致結冰順序改變間接造成。

測量因你而容易,數學因此而有趣

先畫出各種直角三角形並比較發現當某角度相同時,不論對邊、鄰邊或斜邊長固定,其對邊除鄰邊的比值皆相近成正比,我們可以鄰邊長×鄰邊長/對邊長的比值,求出所要測量的高度。再配合雷射光束導向性佳的特性製作可調角度的測量器,不僅較以往省時省力,也克服測量時地面空間狹窄及測高建築物的困擾。又自製可測空間距離測量器,透過兩端雷射光源的交會,順利測得不易丈量的空間距離、不規則物體的高度、深度,無需皮尺作為底部丈量工具。且運用在測量河面寬度、樹的最大直徑、觀測月亮高度、水平?測上…。並利用拆下聚光凸透鏡片的雷射筆可將物體清楚呈像的特性,配合一根頭髮,加裝在測具上後,可明顯觀察到0. 1 度的刻度,提高了精確性。

東港溪流域水濁度曝「光」了!

本研究依據劉德明(1999)年所著作的《環境科學》一書中提到,水中雜質的種類及環保署發佈的濁度計法,設計研究工具「光伏特水濁度檢測儀」。並根據東港溪流域概況圖,規劃採集30個地點的溪流水體和10個鄉鎮市的地下水進行檢測。結果發現整個東港溪流域之「麟洛溪」沿線和港西攔河堰取水站靜水區水濁度最高;此流域地下水則以潮州的光春水濁度最小,東港鎮興東里的水濁度最高。從研究結果也顯示自行研發的「光伏特水濁度檢測儀可有效檢測水體濁度差異。

水能覆「車」,亦能載「車」-防水災「可拆卸組合式隨浮力升降停車位」研究與設計

我們南部沿海地區遇颱風季節,很容易發生水災,生命財產損失慘重,為了防止泡水車,我們規劃一連串的實驗與研究,並設計「可拆卸組合式隨浮力升降停車位」,製成模型和原型,並在泳池中試驗。設計實驗先在容器裡加水,再把切割好的保利龍放到水裡,然後放上不同重量的砝碼,測量看看不同重量的砝碼,保利龍會下沉多少,計算出它的承載重與下沈量的關係。再根據數據算出最適合尺寸的保利龍塊製做停車位原型,並用泳池試驗,把沙灘車放在停車位上面,慢慢的把水加進去,看看放了沙灘車的保麗龍塊是不是真的會浮起來。

短脊槍蝦(Alpheus brevicristatus)配對行為研究

槍蝦可從是否抱卵及螯足大小等特徵辨雌雄;雌雄性比約58:42;成對比率約67%;體長以30~35 ㎜比率最高;雌雄配對體長關係呈正相關且雌蝦大於雄蝦;管徑3 ㎝、開口數3、雌蝦沒抱卵、雌雄體型相近及同時置入雌雄槍蝦實驗時其配對率較高;實驗對數越多、置入大體型雄蝦、配對時間越短及配對後再分離時間越長其配對專一率較低;槍蝦配對辨識部位主要在小觸角且由雄蝦主導配對行為。

三角形邊角關係與相似形之探究

在本文中主要考慮θi=tan-11/i ,i∈N這些特殊角之間的關係。本文前段主要分別利用相似三角形性質與正切函數和角公式求解一個較大角 θk 拆解為數個角的關係式(使用遞迴關係、迭代式、基本對稱式表示)。後段則延伸探討、驗證其相關有趣的結果、應用等,例如 : π/4=tan-1⁡1/1=∑i=0∞θF(2i+1) ,其中 Fi 為費氏數列的第 i 項、Machin formula、3π/4=∑i=1∞tan-12/i2 。在本文中,我們利用了弳度取代度度量來描述角度並且使用複數、極式、遞迴數列、矩陣、行列式…等數學工具與GSP、excel、python程式等軟體工具,來實作、觀察、整理、歸納、推論與驗證我們的研究。