全國中小學科展

佳作

簡易型分光光度計實作及驗證

目前教學界對於實驗的重視度提高,但由於市面上的分光光度計本身過於昂貴,導致許多校園無法提供資源,為了讓學生以不影響實驗及金錢的前提下,本研究以Arduino取代,搭配3D列印製造出分光光度計,以不同顏色的光,相異波長的透光性測出細菌的數量,將得到的數值對比市面上分光光度計所測得的數據,以辨識出哪一種波長最適合用來檢測。 主題上大致分為研究與與實驗兩個部分:(一)研究如何使用Arduino微控制器和CJMCU101光感測器組裝出分光光度計;(二)培養大腸桿菌,作為實驗對象再以相異顏色的光照射,並將實驗結果與市面上的分光光度計的數據相比對。而經由實驗結果所得的數據對比可以得知,我們所製造的儀器可以一定程度上的取代市售的分光光度計。

「布」同凡響~與植物有染

六種染材以 pH8.6 地下水加熱萃取染液,經 P.C.C.S.色票比色,再行煮染及六種媒染劑處理後,行染布 P.C.C.S.色票比色,結果將染液分成;(Ⅰ)福木、樟樹(淡橙色群)、(Ⅱ)毛柿、榕樹(紅橙色群)及(Ⅲ)乾荷葉、乾蓮蓬(暗赤色群);染布分為(Ⅰ)福木(黃色群)、(Ⅱ)榕樹、毛柿、樟樹(赤肌色群)及(Ⅲ)乾荷葉、乾蓮蓬(淺灰色群)三群;再以碳酸鈉及冰醋酸調出不同 pH 地下水溶液,以榕樹、福木為染材萃取、煮染及媒染,經 PANTONE色卡行比色,結果鹼性溶液有利於色素的溶出;酸性溶劑有利於染布著色,木醋酸鐵對染布的著色有強化作用,可能原因是,酸性能把染材中的另一種著色成份的溶解出來,且酸性條件可使染料帶負電,媒染金屬帶正電故染著力較佳;鹼性條件同為負電荷,故有相斥現象。

吸管也能吃?環保又健康的吸管-豆渣可食吸管的製作

一幕吸管插入海龜報導,促使政府全面限制塑膠吸管,也引發我們想製作終極環保吸管的動機。用小麥、豆渣、油、膠、糖製作吸管,小麥及豆渣為主成分,發現淺烘焙豆渣能支撐結構,膠和糖為黏著劑使纖維緊密,油使麵團有延展性,而蜂蠟為防水塗料,此最佳比例下可常溫下耐用5小時,符合使用基準。與市售吸管比較實用性、環保性及營養性。豆渣吸管和市售吸管相比,有易戳膜、大口徑(可吸珍珠)、耐酸性、耐溫性等優點。環保性測試發現1豆渣吸管為所有吸管中分解速度最快2且較石頭紙吸管其燃燒殘餘物相比不影響綠豆生長。豆渣吸管富維他命E,具抗氧化能力。而巧克力口味之豆渣吸管最受同學喜愛。因此我們做出了對環境友善、實用又健康的環保吸管。

一「氮」遇見你,氯化銨與亞硝酸鈉的邂逅

原理 : NH4Cl + NaNO2=>N2 + 2H2O + NaCl 反應速率:R=k[NH4Cl]m[NaNO2]n 活化能: k=Ae-Ea/RT 本實驗以NH4Cl及NaNO2的水溶液為主要反應物製造氮氣,測量出此反應之基本數據後,再以NH4Br或KNO2取代原反應物,探討不同離子、濃度、溫度......對產生氮氣之反應速率的影響。 實驗中,我們發現溫度及濃度為影響反應速率的主要因素,藉由實驗數據亦可得知此反應R=k[NH4Cl]1[NaNO2]1 為二級反應。再由計算出的反應速率常數,可算出反應活化能,並由此得知反應速率與溫度的關係。均相反應中依碰撞學說所說,反應物濃度愈高,總碰撞次數及有效碰撞的機會愈多,故速率愈快。

自行車前輪防鎖死、安全煞車裝置

本研究主要目的在於避免騎士因緊急煞車時將前輪煞死而引起的翻車意外。其主要的裝置設計是在傳統的煞車把手上加裝一連動煞車線、鞍座及卡勾塊,並將原煞車把手前端加工成卡勾狀。卡勾塊與前煞車把手的卡勾係靠摩擦力勾住,因此只要卡勾塊的接觸斜角小於摩擦角則前煞把手施再大的力均不會脫開,但後煞把手連動鋼線只要施小力即可拉開卡勾塊而讓前煞把手得以作動產生滑動摩擦的煞車作用。騎乘時,前、後煞車把手均有煞車作用以調整車速,當有突發狀況時,前煞把手壓至設定位置(輪胎與地面的最大滾動摩擦範圍)即被卡勾限制,必須後煞把手繼續按壓使後輪被煞住同時打開卡勾塊,前煞把手才能繼續按壓將前輪完全煞住(輪胎與地面變成滑動摩擦)。

『彈』何容易!-探討溫度及濕度對乒乓球拍拍面彈性的影響

本組利用自製的「彈性測試裝置」,探討溫度、濕度對乒乓球拍拍面彈性的影響。經實驗後發現,正膠或反膠拍面的彈性都會受環境中的溫、濕度影響。其簡述如下:環境中的溫度越高,拍面彈性越佳;溫度越低,拍面彈性越差。濕度越低,拍面彈性越佳;濕度越高,拍面彈性越差。而且:一、正膠(長顆粒)拍面在溫度20℃-25℃、濕度55%-65%時彈性變化最大。二、正膠(短顆粒)拍面在溫度15℃-20℃、濕度70%-75%時彈性變化最大。三、反膠(平面)拍面之彈性緩和的隨溫度升高而變佳;隨濕度增加而變差。台灣地區年均溫約24℃,相對溼度約70%~85%,影響彈性最大的溫度及濕度範圍正好皆落於此區塊,因此,在台灣地區進行的桌球比賽應特別注意溫度及濕度對桌球拍拍面彈性的影響。

紫蝶飛舞-抗氧新花現─蝶豆花抗氧化研究

從媒體報導及文獻研究顯示蝶豆花富含花青素具有良好的抗氧化效果,所以我們想針對蝶豆花進行抗氧化力的深入研究,針對不同水溫、沖泡時間、靜置時間及在花茶中添加檸檬汁、牛奶、果糖等不同物質,分別研究探討蝶豆花的抗氧化能力。 研究結果顯示,以高溫沖泡五分鐘的抗氧化效果最為良好,靜置時間愈長則會使其抗氧化性變較差,在茶中添加物質方面,發現牛奶可增加蝶豆花茶的抗氧化力,但添加果糖和檸檬汁則會降低其抗氧化力。 因此蝶豆花茶最適合的是高溫沖泡,現泡現喝並且可搭配牛奶一同飲用,可讓抗氧化達到最佳效果。

地震前兆,電離層知道

本研究分析2003 至2006 年全球震矩規模大於等於6.5 之地震資料,並排除電離層垂直全電子含量(TEC)較低的高緯度地震與受太陽活動影響的地震資料,總計分析地震資料73 筆,探討震前TEC 的變化。經分析獲得的結論為:82%的地震事件,在發生前七天至少有一天TEC出現異常現象,顯示地震在發生前的確會影響TEC。岩層因不同的受力形式所引發的不同類型斷層活動,都同樣造成TEC 的震前異常。地震震源位置不論是位於陸地或海底岩層,都同樣引起TEC 震前異常,顯示TEC 震前異常不受海水阻隔影響。震源深度不同的地震,雖然岩層的物理或化學性質不同,但只要岩石發生斷裂錯動,都同樣引起TEC 震前異常。此外地震發生前TEC 異常的時間分布,越接近地震發生日,出現異常的次數愈多。

無盡的追逐—刺瓦姬針蟻(Hypoponera zwaluwenburgi)獵蟻兵團

刺瓦姬針蟻是一種普遍分布於台灣落葉層的全盲針蟻,除了分類、特徵、分布等基礎文獻之外,研究關於其行為的實驗少之又少。本實驗則主要針對刺瓦姬針蟻的獵食機制及特殊的俘虜行為進行探討,而在刺瓦姬針蟻與蓬萊點琉璃蟻、黑頭慌琉璃蟻的實驗中,發現刺瓦姬針蟻的兩種獵食模式,分別為逐次獵食及分巢獵食,更發現到刺瓦姬針蟻對蓬萊點琉璃蟻會有俘虜對方幼蟲的行為,而且刺瓦姬針蟻的俘虜行為是跨亞科的俘虜這時目前沒有正式報告發表的。在台灣更只有臭巨山蟻會有俘虜行為,但也只是同種間的俘虜。目前,只針對到刺瓦姬針蟻獵食的現象,並未進行更深一步的研究。未來則會朝向刺瓦姬針蟻獵食機制及影響俘虜行為的因素及俘虜目進行更深一步的研究。

圖形思考推導階差數列級數和的通用公式

計算二階階差數列級數和的問題,是數學愛好者在接觸數列時常會遇到的入門類型。本研究者在偶然的機會看到這樣的題目後,乃有興趣再更深入認識階差數列,因而開展本研究的目的,即在於探討各階階差數列特性及發展計算各階階差數列級數和的通用方法。經由對階差數列的觀察,本研究運用創新的圖形來思考階差數列的特性,發現〈三角形排列思考法〉是推導計算階差數列級數和的便利工具,進而從〈三角形排列思考法〉歸納出階差數列級數和計算式的數理性質與原理,並且已發展出計算任意階階差數列級數和的通式。