全國中小學科展

佳作

彈跳車驅動原理之研究

每一種車都有他行進的方式,在彈跳車方面,我們研究彈跳車的驅動原理,並發現彈跳車只需依靠我們身體的重力下壓來驅動,使彈跳車前進,配合手和腳,跟著彈跳車的韻律擺動就能前進。透過實驗,我們發現在後輪有彈簧搖桿與無彈簧搖桿的情況下,在 50 公尺的距離,時間可以快上3~4秒。在車子方面也做了一些改良,我們增加一根搖桿及可調式彈簧,隨著人的體重來做調整,也可隨著大人、小孩做調整,讓大人、小孩都能夠輕易使用,並研究如何讓彈跳車更簡便又能更快速去驅動。

振盪反應的探討

在接觸到了驚人的BZ 反應後,我們開始著手研究相關實驗。首先,想藉由改變各種反應物的濃度,看看反應的結果會有什麼差別,並記錄下反應時間的平均差,以求出反應速率,並進而求得「速率定律式」,來了解反應的機制。另外,在一開始便想試試看,能否利用其他化學藥品取代原本的反應物,因為我們當然很希望能找到不同的顏色變化!此外,我們還由阿瑞尼士方程式求出log k 對1/T 的關係圖並求出活化能,驗證了阿瑞尼士方程式在振盪反應上應用的可行性。

「粄」中乾坤,「條」理分明

本研究利用拉力計、電導度計、曲度計等儀器研究不同米類、不同水質、不同質量等實驗條件下所製成的粄條在拉力、電導度及甜度的差異。拉力大小排列為在來米>美濃米>長米>蓬萊米>泰國米>糯米>圓糯米;無任何添加物時,大部分米類的拉力一開始會隨著靜置時間增加,但到20分到40分後便開始下降;而糯米、圓糯米則呈現持續上揚的趨勢。加入蕃薯粉和太白粉後,各種米類的拉力皆會隨著靜置時間增加。使用不同水質時,拉力大小依序為蒸餾水<逆滲透水<山泉水<自來水<地下水。增加米類質量會增加拉力,但非成正比;美濃米、在來米從50g增加為100g時,拉力有較明顯的增加;加入蕃薯粉、太白粉則能大幅增加米漿的拉力,但繼續增加只會微幅提升拉力。

是誰掐斷了水柱

我們使用攝影機拍攝水柱自由下落的過程,以漸進播放的模式測定水柱的斷點位置,從而測量自由下落的水柱所維持的長度。我們改變不同的水面高與口徑寬,測量其與水柱截斷長度的關係,再運用白努力方程式並參考布魯托─雷利不穩定性(Plateau-Rayleigh instability)的相關資料,提出可經實驗檢驗的模型,進而研究下落水柱所表現的擾動行為。我們發現在測量時間內,雷利擾動振幅隨時間呈線性增長,增長率為17.87 mm/s。

食安『物』語

近年來,台灣食安問題頻傳,食安新聞約有半數違法都與食品添加物有關,尤其是合法添加物的超標更是時有所聞。我們想利用生活中容易取得的東西,找出檢驗亞硝酸鹽、過氧化氫及二氧化硫三種常見食品添加物的簡易方法。研究發現:優碘溶液檢測亞硝酸鹽最適濃度0ppm~50ppm,檢測過氧化氫最適濃度0ppm~6ppm。花青素檢測二氧化硫最適濃度0ppm~100ppm。運用手機色彩RGB分析APP─On Color Mensure及Webduino Smart板(物聯網開發板)的光敏電阻,可以推估三種食品添加物殘留量,其結果與快速檢測試紙、吸光值檢測法之結果相符。研究顯示:無須購買昂貴的檢測試紙,運用簡易方便取得的日常生活物品,並結合免費手機APP及物聯網程式,就可以讓一般民眾在家DIY,檢測食物中食品添加物殘留量。

覆生歸一

因為數學社團的一個遊戲,開始讓我們對研究:「讓所有數字變成一」的方法有興趣。在經過許多人的幫助以及很多的實驗挫折之後,我們總結了有「PxN+1」與「tN+t」/t 這兩種方法可以讓所有的數字變成一。而且在研究與實驗的過程,我們還利用「PxN+1」的倒推方法:「樹狀圖」,發現了一種編碼方法。

動態還原-探討一種創新的相似形作圖法

最被廣泛使用的相似形尺規作圖法是使用投射中心作相似圖。這方法也被應用於相機、影印機……等依靠光源作放大縮小的機器上,本文創造了一種全新的相似形作圖法,不依賴投射中心,改成在各邊的延長線上依所要求的面積比,先建立一系列的動態還原表,擇最易操作組做動態操作。△依指定的投射比經一次順時針再一次逆時針後即可相似,多邊形則從一固定頂點處切割後,分別依指定的投射比及相同次序的順逆時針各一次操作,再合併回來後,即可得所要的相似形。放大圖及縮小圖本文的新方法都能達成。

分子篩包覆奈米銀製作與抗菌應用

本實驗合成之奈米銀粒子分為水溶液與固態形式。奈米銀粒子水溶液態以檸檬酸根離子當保護劑,以NaBH4還原生成奈米銀粒子。而固態形式則先以四級銨鹽界面活性劑當保護劑,經NaBH4還原生成奈米銀粒子水溶液後,再用二氧化矽包覆奈米銀粒子,藉高溫燒去保護劑,得含奈米銀粒子之二氧化矽分子篩材料。 \r 將上述實驗所得材料浸在純水中,除不會改變水溶液性質外,又能以分子篩通透的特性,讓奈米銀漸進地釋放出銀離子,達長效性抗菌效果。 \r 具抗菌性棉衫或濾網的製作,則採直接浸泡在奈米銀粒子水溶液中,使奈米銀粒子吸附於上,針對上述實驗非常成功,洗滌超過十次且放置時間長達一個月以上,其抗菌效果仍佳,表示此簡易法製成的棉衫或濾網具有長效性的抗菌功效,為本研究重大突破。 \r 奈米銀粒子對環境的影響是利用黑殼蝦來測詴,控制適當奈米銀粒子濃度,使黑殼蝦能生存,亦達到水中殺菌的效果。本實驗為首次針對奈米銀粒子對環境影響的測詴並獲得重大的成果。

廚餘變身『沼』出能源

微生物分解有機質進行厭氧醱酵,可以產生沼氣等可燃燒的氣體,轉化後便是一種很棒的能源。我們嘗試用不同種類的生活廢棄物混合生態池的泥巴來製成沼氣,發現濃度愈高產氣量愈高。澱粉、醣類物質容易被分解快速產生氣體,而蛋白質則不容易被分解,產氣量較低。另外,蔬菜烹調後,因為細胞被破壞比較容易被細菌分解,因此產氣量較高,而生蔬菜則不易被細菌分解產氣量低。透過這些實驗我們發現,許多生活廢棄物經過適當處理後,都可以成為微生物的食物,並轉換成能源,充分發揮每一分價值。超高油價時代,人類必須開發及使用替代能源,沼氣就是一種很好綠色能源新亮點。

草「語」花香--植物的溝通密碼

動物有嗅覺,植物是否也有「嗅」覺? 我們選用五種植物做實驗,植物生長時與氣味一起封起來。看看氣味是否影響植物的發芽與生長,來判斷植物是否有「嗅」覺。結果如下: 一、 不同植物對相同氣味有不同「嗅」覺反應。例如: 苜蓿 「聞」到了檸檬桉葉片後,發芽與生長都會被抑制; 綠豆不會被明顯抑制。 二、 植物可分辨不同氣味。例如; 苜蓿在有0.01ml薰衣草精油的環境,可促進發芽達138.00%;0.01ml野薄荷精油會抑制發芽(78.50%)。 三、 植物對不同量的氣味,反應不同。例如:1g玫瑰花氣味會促進苜蓿的發芽;但3g的玫瑰花氣味反而會抑制苜蓿的發芽。 四、 綠豆「聞」了樟葉氣味二週後,氣孔在白天幾乎都是半開的。 研究證明了植物不但有「嗅」覺,而且還可以分辨不同氣味。