全國中小學科展

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佳作

以『爆』制爆~ 玩具地雷包也能變成滅火器

2014年7月31日發生震撼全臺高雄氣爆令人驚心,於是決定要研究這個方向。 研究利用玩具地雷包模擬氣爆機制,找出地雷包的材料為檸檬酸水溶液及小蘇打粉,45屆科展利用氣球測定爆炸威力不明顯,我們用油罐車效果佳,知道檸檬酸、小蘇打粉及水之間爆炸威力效果最佳比例,發現爆炸後會產生二氧化碳,可以降溫滅火,管道傾斜度90度爆炸效果佳使用材料少,管道形狀I型> L型>U型>O型>S型,I型的膨脹效果最好。 利用熱虹吸效應及滅火原理完成了感溫變色地雷包滅火器設計並實際滅火,考慮到了地雷包滅火器的比例、感溫變色示警機制、感溫變色裝置及放置位置、防災管道配置原則等因素,設計隨身型滅火器及智慧型滅火裝置,完成一棟智慧型測溫防災建築。

用電防災節能屋

設計兼具用電防災與用電節能之保護系統,並提供防範電器火災之道。電暖器或除濕機可能因為人為操作不當產生異常高溫或自燃導致火災,本作品可於發生重大災害之前,預先關閉電器,阻止高溫繼續延燒。當偵測電器周圍溫度超過40°C時,電源會立即跳電,並啟動「語音廣播」與「警告字幕」,即使住戶外出也不用太擔心,系統已關閉危險電器,「第二字幕機」仍保留顯示以便讓主人返家時可儘速掌握,字幕提供簡易故障排除技巧。設計「聲控安全插座」以及「磁性安全插座」,解決老人或小孩夜間摸黑找不到開關容易跌倒的問題,只要以聲控方式即可點燈或關燈。節能方面:自由選擇節能模式,只要外出時關門,就會自動幫你關電節能,並以有語音提示以及電表顯示耗電量。

無死角顯示器

由於傳統的汽車後視設備皆侷限於前門,但根據過去交通事故發生的統計資料顯示,因後門開啟不當導致肇事的比例遠高於前門。本研究基於此觀點乃研發一套實用的汽車監視防護設備,透過各種簡易電子零件的組合建構一套完整的汽車後門監視防護系統。透過實車測試,證明此設備的實用性與可行性,且能立即加裝至實車上造福廣大車主。

「粉」「莫」登場

本研究旨在探討粉介殼蟲的防治方法,坊間一般對於粉介殼蟲的防治大都以化學農藥噴灑撲殺,本研究目的在於利用較天然、低汙染或環保再利用等材料製成噴劑來防治粉介殼蟲對植物造成的傷害。研究結果發現使用肥皂溶液、菸草溶液可以有效消滅粉介殼蟲,而且對受害植株與土壤並不會產生影響,而咖啡渣溶液對於粉介殼蟲有忌避作用可作為防治之用。食用醋溶液、苦茶粕溶液、薄荷溶液、辣椒溶液和蒜頭溶液都無法有效防治或消滅粉介殼蟲,其中食用醋溶液和蒜頭溶液更會造成植物傷害,所以不建議使用。

瘋繩綁--我的鞋帶不鬆綁

鞋帶的綁法很多種,我們平常並不在意,但是掉鞋帶這件小事卻常常影響到我們,\r 除了浪費時間,還會造成運動阻礙,甚至危害安全。所以,我們決定調查及統計各種不\r 同的學生運動鞋鞋帶綁法,試著找出既方便又不容易掉的優良綁法,再試看看能不能通\r 過我們設計的嚴苛測驗,讓我的鞋帶再也不鬆綁了。

黑白配-紅姬緣椿象的孤雌生殖和不同種交配

本研究是針對紅姬緣椿象(Leptocorisabdominalis)的孤雌現象及異種交配做探究。在孤雌現象方面,紅姬緣椿象不用交配也會產卵,但是孵化率不高,孤雌生殖的雌椿象產的卵和經過交配的卵外觀和顏色上有明顯的差異;雌椿象會多次產卵,產卵數會隨著產卵次數增加下降;另外,我們以小紅姬緣椿象(Leptocoris augur)作為孤雌生殖的前置實驗,發現小紅姬緣椿象卵孵化率也不高,卵的外觀也和一般椿象產的卵有差異。在異種交配的研究結果發現,紅姬緣椿象不會主動和小紅姬緣椿象交配,兩種椿象強迫交配,會產卵,孵化率也不高。本研究更發現,紅姬緣椿象的雄椿象也會產卵,但是不會孵化。

操盤手全面翻紅

本文試著討論,在一個 3x3 的棋盤上放置九個兩面棋(一面為紅色、一個為黑色),規定其中任何一個棋子翻面時,則與它相鄰的棋子也必須同時翻面,依照這個規定,我們要研究:翻那幾個棋子才能過關?我們先以 2x2 棋盤,來看看會有什麼蛛絲馬跡?在一面歸納一面嘗試之後,發現 3x3 棋盤快速過關的祕訣,以及那些棋子翻動後就無法過關。另外,如果棋盤擴增為 4x4 或 5x5 時,我們試著先翻棋盤上對角線的棋子,全面翻紅的成功率比較高,在尋找 4x4 或 5x5 的過關翻法時,我們察覺到 4x4 棋盤過關翻法的前幾步與有規律的一直下去,那我們真的就是無敵「操盤手」。

跟電磁爐玩遊戲

偶然的一個晚上,突發奇想,把一個裝有燈泡的線圈放在電磁爐上,本是無意,但誰知燈泡卻一閃一閃的亮了起來,好奇心也隨著這亮光漸漸冉冉上昇,加上自然課上到電磁作用電磁鐵,於是想將電磁爐為科展的研究方向,進一步探討。我們研究的結果如下:電磁爐表面有磁力,中間才有電磁感應,表面溫度 23 度上下,最適用的器具是鐵鍋。氯化亞鈷溶液變成藍色,證明電磁爐有渦電流作用,電磁爐必須經過鐵製品才能測得渦電流,鐵片切開不影響渦電流的效果。電線長短和數量會影響燈泡發亮,。同樣數量的燈泡配上較長的電線,燈泡會較亮。電線圍成不同面積發亮情形不同,電線圈數不同,亮度也不同。

黑格連線

黑格攣線是一個用有方向性攣線攣接平面或蒚體棋盤中黑格的動作。以平面棋盤為例,在給定的m× n 黑白格相間的棋盤(其左下角為黑格),由左下角開始以連線將共點黑格連接,若所有黑格都能被連接,則稱(m,n)符合黑格連線條件。本研究主要目的是以推理方法導出當(m, n)符合黑格連線條件時, m,n 之間的關係,研究初期猜測當gcd(m ?1, n ?1) = 1時,數對(m,n)符合黑格連線條件。為達上述目的,研究中需探討棋盤中的黑格總數、連線在棋盤上重複通過的黑格數量及重複通過的次數,以及在如何的情況下可以使連線通過棋盤上所有的黑格,最後驗證研究初期之猜測成立。本研究預期推展到高維度棋盤符合黑格連線的條件。目前發現此推廣面臨高維度中點、線、面、高維度體個數及相互連接的問題,由實例進行黑格連線後,猜測結果與二維、三維相仿(各維度的格數減一之值必須兩兩互質)。另外,還有一個研究推廣的思考方向:mxn棋盤中,將連線視為繩,連線第二次經過黑格時,依序向前一條連線上方、下方通過,最後將黑格相連後,繩拉緊所能產生的繩結數。

『蝽蝽』欲動--小仰蝽運動模式之探討

小仰蝽(Anisops)是一種特別的水棲昆蟲,以擺動後足之方式前行。我們針對他的外觀細微構造進行觀察,並分析其擺動流程。從中,我們確定了後足腿節擺幅與其運動方向、運動路徑長之關係;後足脛節與跗節對於調整接觸面,以及平衡與穩定之功能;還有蟲身降低摩擦力之策略。並期盼能將結果推廣至更多水棲昆蟲運動方式的解釋及其模型之建構上。