全國中小學科展

佳作

乳果成真—當乳酸菌和果聚醣遇上麵包

本研究主要探討乳酸菌及果聚醣的添加對麵包品質的影響。結果顯示乳酸菌發酵麵糰產生有機酸、增加麵包體積及降低麵糰pH值致延遲發黴之功能。添加果聚醣可在不影響其香氣下,具有減少麵包掉屑、降低水活性、增加麵包保水性、組織結構變化較小及延長麵包老化之優點。另在硬度、彈性、咀嚼性及膠著性較低,黏聚性及回復性較高。經GC/MS分析後乳酸菌發酵之樣品可分析出acetic acid,市售乳酸菌分析出較多風味化合物與品評結果一致。鱸魚腸道分離之乳酸菌亦具一般乳酸菌之功能。

我們的含羞草會伸懶腰-含羞草的輕微擺動現象及不同環境下的反應研究

本實驗主要在發現與證實含羞草在未受觸發、未進入睡眠狀態下,輕微的運動情形,我們稱之為「伸懶腰運動」。藉由自行研發、製作小機器(以下稱為「快門手指」)的幫助,本實驗發現了含羞草不易被人發覺的輕微搖擺運動,而且在給予光線照射的情形下,含羞草會改變睡眠運動的時間,光的顏色不同,改變的程度也不同。其他如含羞草在充滿煙的環境中的表現、不同水質種植的含羞草生長情形、觸發之後的復原時間、處於不同聲音環境中的不同搖擺狀況、碰觸酸鹼溶液的反應…亦有探討。

冰「鹽」逆險記~探討冰花在鹽逆境下生長及改善土壤鹽化可行性

「冰花」擁有令人驚訝的耐鹽能力,為了解鹽逆境下的生長,我們種植冰花並從種子開始記錄。水耕冰花在2%的鹽水中仍有80%以上發芽與存活率;0.5%及1%的鹽逆境下,冰花生長的速度較快,滲透實驗顯示,此濃度間為葉肉的等張溶液。經觀察發現,冰花葉上佈滿明顯的「囊狀」細胞,為儲鹽主要部位,水耕鹽度較高組別,其囊狀細胞內鹽度也會較高。囊狀細胞內的鹽度,葉柄(最大)至葉面有逐漸變小的趨勢。冰花在0.5%鹽度的水耕環境30天後,再移植至高鹽(5%)水耕或土耕環境,會有最佳的適應與生長。冰花有水中降低總氨的能力,具開發成「海水版」魚菜共生的潛力。冰花可使土壤電導度大幅度下降,顯示具有吸附土壤中無機鹽類的能力,具有改善土壤鹽化的可能性。

百發百中-以力學分析影響陀螺擲準因素與改良

本研究以力學分析影響陀螺擲準因素,並依據研究結果進行改良,製作適合小學五、六年級學生投擲的陀螺,並與其他陀螺比較。研究結果發現影響陀螺轉速、轉動時間、陀螺擲準因素有摩擦力、重心、繞繩、螺釘、重量、大小、形狀、距離高度。進行改良,設計尾凸和握手線,好握好施力。陀螺刻出三條防滑線增加靜摩擦力1.0kg。調整陀螺錐度讓陀螺翻轉正確。中心加螺管降低重心0.6cm,陀螺底部鑽孔降低重心0.3cm,轉動更穩定。改良後,自製陀螺比一般陀螺轉速快(817轉)平均得分高1.36分,失誤率減少0.36。模擬擲準比賽,自製陀螺比學校陀螺高1.5分,比表演陀螺高6.2分。新手學習2小時,自製陀螺投擲成功率0.85,比一般陀螺高0.25,自製陀螺提高學習效果有利推廣陀螺體育活動。

面面俱到—n邊形之面積最大、極小值

由我們所學三角形的『邊長關係』、『全等性質』、『面積公式』,進而討論到四邊形、n邊形。並利用逐步推理的方式,由特殊四邊形推到一般四邊形的面積公式,而從一般四邊形公式可知圓內接四邊形為最大,越退化成三角形或一直線時面積越小。最後依我們的研究方式推測n邊形給定邊長之最大面積範圍及面積極小值。

風塵僕僕、阻礙重重─自製風阻測定實驗

現實生活中難免少不了摩擦力,但流體-尤其是氣體─所造成的摩擦阻力卻往往被忽略。丹麥物理學家斯托克(Stokes)推導出當「球體」在高黏滯性流體中均勻運動且滿足低雷諾耳數(Reynolds Number)的條件時小球所受的阻力為 6πrηv。我們由此實驗獲得靈感,希望找到「圓柱體」在穩定流體中所受的阻力關係式。我們以圓柱體當待測物,並假設兩種可能的變因,分別為圓柱體底面半徑和圓柱體長度。然後設計實驗將條件不同的圓柱體以棉線連接,吊在壓克力中空管中,另一端繞過阿特午機,綁上砝碼,置於有防風櫥(防止氣流干擾)的電子秤上(電子秤須先歸零),以固定的風速從壓克力管下方吹送,穩定之後,紀錄電子秤上所增加的讀數。該讀數即為該金屬圓柱所受的阻力。另外取同樣的金屬球數顆,假設兩種可能的阻力變因,改變兩球的間距以及固定間距時球的數目。然後依照上述步驟測定金屬球所受的總阻力。經多次的實驗,分析所測量的資料,我們可觀察出待測物所受的阻力與某些變因有關。

螢光棒的驚鴻一瞥

市售螢光棒琳瑯滿目,其棒身主體分有內、外兩管:內管填裝強氧化劑,外管則有螢光發光物種及染料,而螢光棒的發光時間約12 小時。一般廠商會將氧化劑放入內管,一壓迫內管便將將螢光物種激發而放出能量,此能量以光的形式放出即是螢光棒的發光原理。而我們實驗中無意發現添加一些化學物質例如氨水及含有胺基的化合物等,使螢光棒的發光現象改變,使螢光棒的發光如同曇花一現般的光亮,令人驚艷。

以太陽光誘發水溶液中光觸媒與Cr(VI)間之光化學反應及其可能機制

近年來,光化學的技術廣泛的運用在我們的日常生活當中,但針對無機物方面的去除效果以及進一步的機制研判似乎較少被探討,因此本研究挑了課本中常見的重金屬汙染物'鉻'做為我們去除探討的對象。一般光催化反應主要依賴耗能的紫外光提供能量來激發光觸媒產生光生電子電洞。本研究主要係利用太陽光,在控制水溶液不同起始pH值、光照強度及添加不同電洞補捉劑下,討論比較誘發兩種光觸媒(ZnO, TiO2)與Cr(VI)間之光催化反應之效果及其可能之反應機制,再以固相及液相分析推論出其中可能機制。結果顯示,pH值的變化影響TiO2比較顯著,太陽光強度越強效果越好,電洞捕捉劑以Na2-EDTA幫助效果最顯著,ZnO可吸附之Cr多於TiO2,ZnO於反應過程中會酸腐蝕溶出升高水溶液pH值。

溢流切斷裝置之研究

本溢流切斷裝置包含特製玻璃空管、浮子及彈簧。正立時,浮子重力與彈簧彈力合力等於零,因此彈簧完全壓縮呈開啟狀態;傾斜時,浮子重量於斜面之分力變小,使彈簧壓縮量減少,將浮子上推呈關閉狀態。因銅浮子表面μs(0.4152)較不鏽鋼(0.2131)大,較為粗糙,導致開始作動角度較大。為配合浮子作動,選用彈性係數較小之k3彈簧(彈性係數3.119gw/cm),k1(19.567gw/cm)、k2(32.262gw/cm)則因無法被浮子壓縮而不採用。為了加強氣密,挑選出不受浮力影響且密合度高的橡皮球。由流體流量定角試驗可測得不鏽鋼、銅浮子開始作動角度為47.8°、65.3°,完全關閉角度為67.0°、83.1°。裝置完成後,將其應用於生活中,包含:瓦斯桶關閉裝置、垃圾桶關閉裝置、飼料餵食器、水位預報裝置、娃娃車煞車器、水溝蓋防盜器、機車傾倒警報裝置、枴杖警報裝置,共計八項之設計,呈現裝置應用之廣度。

分道揚鑣 ─ 曲直形體小風道流速變化的探討

空氣分流經過曲面和直面的阻礙形體時,曲面和直面的流速不同。本研究透過自己設計的測量儀器,測量計算出在微小風道中氣流的流速,並描繪出在曲直面的形體變化或有擾流板時氣流流速線的變化,另可利用觀測流速不同時壓力差異的顯示來解釋流體中漂浮的差異性。