全國中小學科展

佳作

多邊形與二條水平平行線所截出的上下二個圖形其周長和之探討

由AMPO 的題目「設ABCD 是一張長為a 的正方形的紙片。平面上有二平行直線L1,L2,其間隔之長也是a 。將正方形的紙片置於平面上,使AB,AD兩邊分別交L1於E 和F 兩點;同時CB,CD 兩點分別交L2於G 和H 兩點。設ΔAEF 和ΔCGH的周長分別是m1 和m2 。試證不論正方形ABCD如何擺,m1+m2是一個常數。」展開這趟充滿挫折、振奮、驚喜…五味雜陳的研究之旅,過程雖然艱辛,卻也帶給我們無限的成就感與更敏銳的觀察力。 我們的研究內容為多邊形與二條水平平行線所截出上下二個圖形其周長和之探討。一開始我們與在課本相似形單元時老師所問的問題連結並依此做猜想,再利用簡單的圖形基本性質做特殊化的驗證。當完成了原題目(正方形)的證明之後我們又繼續利用GSP 做輔助去尋找是否有其他的圖形也能擁有如此漂亮的性質?接著我們將研究分成兩大方向:1.奇數邊多邊形2.偶數邊多邊形的探討。 首先完成了所有奇數邊多邊形所能符合的條件討論與結果。接著又著手於偶數邊多邊形的探討:從正六、正八、正十、正十二邊形的研究中我們觀察出似乎按照某種方式去排放的話可以推廣至所有的偶數邊正多邊形使得它們都能像原題目那樣有著令人驚豔的結果呈現出來。 最後我們要對於先前所觀察猜測的部分做一完整的驗證:將所有偶數邊正多邊形分成兩大類1. n=4k, k?N 2. n=4k+2, k?N 完成研究討論。至此我們已經完整的將全部的多邊形與二條平行線截出二個三角形時的所有情況討論完畢,並且成功的推導出了正n 邊形的適用公式。

我不只會飛--風箏放飛時發聲的研究

本研究配合國小五年級下學期南一版美勞教材~乘風飛翔(風箏的製作)。主要在研究如何讓風箏放飛時,在空中發出聲音。並進一步探討:如何讓風箏在空中發出更響亮的聲音。在研究的過程中,儘量取用容易取得、兼顧環保與鄉土特質的日常物品來實驗,以符合現代實驗及研究的趨勢。

降塑「油」解!清除水中塑膠微粒的方式

海洋裡塑膠微粒汙染嚴重,海灘上的塑膠垃圾會分解成塑膠微粒進入海洋。目前的汙水處理廠無法過濾塑膠微粒,處理塑膠微粒變成很大的挑戰。 本研究結合塑膠和磁粉的疏水性來吸油,再用磁鐵去除水中的塑膠微粒。測試5種變項並以光譜儀分析塑膠清除率,研究發現廢機油較黏稠、細磁粉被油包覆的表面積大、塑膠粒徑越小黏附效果越好,越易清除。磁力4900 (μT)可清除4克塑膠。研究發現不同塑膠粒徑最佳清除條件,半小時內清除塑膠大粒徑1.5 mm最佳。研究測試6大塑膠,以及衣物纖維的清除效果,清除率達97%。相較於汙水處理廠的過濾方式,更有效清除塑膠。並設計自動清除機,以及重複利用磁粉的方式,未來可以應用在廢水處理廠。

『碗』救地球~環保再生碗

本研究是運用農產品廢棄物~探討製作環保再生碗。研究過程中結合再生紙的基本製作方法,思考改良設計一套異於平面的再生碗製作流程,並由多種家庭常用的粉劑找出適合與玉米纖維膠結的膠合劑,並由不同的壓模方式找出能統一固定形狀的器具,同時探討各種乾燥方法的效果,最後配合保護膜的內外塗?與浸泡,進行再生碗的盛水試驗。

‘鈦’‘有’效了—TiO2降解水中有機物研究

工業廢水中含有許多酚化合物,如果不加以處理就直接排放,將會對整個生態環境造成嚴重的污染。本實驗主要探討二氧化鈦奈米光觸媒在紫外光的催化之下對水溶液中含有有機芳香族化合物的降解反應,利用分光光度計來測量幾個代表性有色色劑的吸收度與穿透率來了解其降解程度,水溶液中顏色若是逐漸變淡即可表示有機物已經被分解成其他物質,處理到合乎於排放的標準進而達到淨化水質的效果。 本次實驗中發現在有機物不被紫外燈強度破壞的前提之下二氧化鈦量的增加以及紫外燈強度的增加皆會使得反應速率增加。

屋 頂 亮 晶 晶-設計【自然排風器發電機】之發電研究

家中頂樓的【自然排風器】,只靠熱空氣上升的動力推動扇葉。其日月不停轉動的力量,讓我想到了發電的可能性。最初我們使用一顆電壓12V的機車用直流馬達當發電機,結果當自然排風器轉速在0 ~ 50rpm時,可以輸出電壓0 ~ 2V,證明自然排風器發電機的可行性。一般馬達必須在高轉速下才能有較大的輸出電壓,而自然排風器轉速大約在70rpm以內,且扭力不足,於是我們在自然排風器正上方安裝一個強扭力馬達來穩定排風器的轉速,並將發電機改安裝在排風器的下緣,終於取得13V以上的大電壓,可以對蓄電池充電。若一個自然排風器發電機可充飽一個電池,那麼許多個自然排風器發電機串聯起來,其電壓及電流就足夠全家照明所須的電源,這是一個相當值得開發及推廣的再生能源電力。

暗夜小惡魔--斜紋夜盜蛾

我們利用數位相機+顯微鏡觀察斜紋夜盜蛾的顯微構造,並與斜綠天蛾做比較。我們發現斜紋夜盜蛾必須蛻皮才能更換體色,斜綠天蛾只需要兩天就可以變色。斜紋夜盜蛾在下午4~6 點最活躍,這時最適合捉蟲或是撲滅牠。我們利用塑膠瓦楞板自製多孔隙陷阱,搭配夜盜蛾最喜歡的芋頭泥誘餌,再將其放置在葉面處,能最有效誘捕夜盜蛾幼蟲進入陷阱。

慢性疾病長期用藥監控系統

本專案探討慢性疾病病患,因長期需藉由服藥而得以控制病情,所以為協助病患能按時服藥,嘗試利用手機簡訊的普及,並結合電腦、單晶片微電腦等,建置一「用藥監控系統」,為上述情況提出一個有效的解決方案,再進一步驗證其可行性。 一、專案建置的整合系統功能有: (一)、將「行動通訊的簡訊功能」應用於長期服藥患者的用藥管理上,當長期用藥病患未依時服藥時,系統自動發出簡訊給看護或家屬。 (二)、建置用藥查詢系統、資料庫伺服器、Web伺服器以供病患用藥的追蹤。二、慢性疾病患者服藥監控系統建置後可行性的探討: (一)、對協助長期服藥患者,可協助其準時的服藥。 (二)、對病患的看護人員,在用藥時間的掌控上,能達到提醒及協助之功能。 (三)、對病患的家屬,於上班或工作之間,亦可即時掌握到病患的服藥情形。 (四)、對病患於忘記服藥時可藉由系統發出提醒語音,隨時督促病患服藥。

「蟻」ㄧ儆百 —小黃家蟻「不要進去費洛蒙」對距離因素的探討

Elva J. H. Robinson, Duncan E. Jackson, Mike Holcombe and Francis L. W. Ratnieks(2005)提出尋找食物的螞蟻會在路徑叉口留下微小的氣味記號,提醒同伴「前方找不到食物」,這些氣味對同伴而言相當於告訴他們不用在花力氣再往前走,由此可知螞蟻除了有正向告知同伴食物方向的費洛蒙外,也有負向的費洛蒙(即「不要進去費洛蒙」)。我們為了更深一步了解其作用機制,決定探討同樣的食物來源下,距離的長短是否影響小黃家蟻將「不要進去費洛蒙」放在距離食物比較遠的通道上,實驗結果發現小黃家蟻的確在此種狀況下將「不要進去費洛蒙」施放告知同伴不要白費力氣再往前走了。

百里飄香熱情酒-探討百香果皮製造酒精的可行性

百香果為埔里重要農產之一,果肉製為加工品剩餘果皮被丟棄。本次實驗以百香果皮為材料,探討其製造酒精的可行性,我們發現百香果皮含水率高達80%,富含果膠不易乾燥而造成環境汙染,我們將乾燥百香果皮經泡水、加熱及添加酸、鹼、果膠酶、纖維素酶處理後,測量還原糖含量及經發酵蒸餾後測其酒精濃度,結果發現經添加酸鹼及酵素處理後還原糖含量均有明顯提升,經加熱處理後的酒精濃度較高,接著我們將百香果皮發酵時做降酸的處理,發現經加熱再添加果膠酶及纖維素酶後,發酵蒸餾測得酒精濃度可達8%,我們將其進行三次蒸餾,酒精濃度可高達75%具防疫消毒作用,發酵後的剩餘殘渣,可作為肥料及製成生物炭,改善環境並提供農產品附加價值。