全國中小學科展

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第三名

不「球」「滲」「解」

針對海藻酸鈉與鈣離子反應時,可以包覆多種物質的特性,我們探討了含有二氧化錳、碘化鉀或酸鹼指示劑的膠球與膠條,將其應用在國中理化的雙氧水製氧、電解與沉澱等實驗;也直接使用海藻酸鈉與銅離子反應形成的膠球,進行電解或置換實驗。其中,製成好清理又能方便實驗的二氧化錳膠球,進行一系列雙氧水分解製氧的控制變因實驗,可以取代目前國中理化實驗中所使用的粉末狀二氧化錳。最後進一步觀察海藻酸鈣膠球膜對不同離子的滲透現象。統整以上結果,利用這些小「球」,可以進行基本的「滲」透實驗,雙氧水分「解」實驗,還有電「解」實驗,這些設計可以達到方便處理、收納、觀察的效益,以及環保又省錢的目的。

一級古蹟再現「蕨」代風華--蕨美古城

「左營舊城」是台灣首座土石城池。緊鄰學校邊的東門牆垣是座東北朝西南的走向,長約180 公尺高2.4 公尺。位於校園內的牆面,濕氣重,光照弱,植物生長茂盛。城牆上孕育蕨類多達十八種,分布區域面最多的是鞭葉鐵線蕨、鱗蓋鳳尾蕨、鐵線蕨、小密腺小毛蕨等。依城牆高度來區分,蕨類則喜歡分布在離地面160 公分以下。透過探索深深體會到蕨類生長的奧秘,我們製作蕨類簡易檢索表、標本、書籤及網頁,為學校師生及家長導覽解說「蕨美古城」上曼妙的蕨類生態。台灣屬於蕨類王國,處處可見。但當古蹟與蕨類結合成一體時,那才令人讚嘆!但我們發覺古蹟經過維護修補後的地方,蕨類就長不出來了,因此古蹟的維護與生態保育要如何兩者並存,是個值得探討的空間。

電電看就知道

酸鹼滴定(6)由於指示劑(5)變色判定不易,且反應速率(5)及沉澱滴定(1)並也是以肉眼判定實驗結果,因此不易判定當量點,但三項試驗皆會牽涉電解質(2)溶液中離子的變化,所以本研究欲利用導電度判定當量點及反應速率級數。 本次的研究的實驗分成兩大部分,第一部分為討論電解質水溶液中影響導電度的因素。由實驗結果得知,電解質溶液的導電度大致上符合歐姆定律(3),而且測量導電度時,必須避免極化程度以及電解作用的干擾,所以要除了必須將輸出電壓控制在2 ~ 3V,也需固定以下變因:(一) 通電時間 (二)反應溫度 (三)電極距離 (四)電極表面積。且由實驗結果可得到 CH3COOH(aq)之平衡常數(7),在0.02M 時為1.94×10−5,其誤差值為6.11%。 第二部分則是進行酸鹼、沉澱滴定,結果顯示以此方法判定當量點誤差值均在4%以下。並以導電度測定溶液濃度與反應速率之關係(5) , 由結果可得到 之反應速率定律式為,與預測之實驗結果一致。由此可知由導電度進行有關電解質溶液的實驗是一準確可行的方式,並可應用於其他電解質溶液的化學反應。

來自水中的西瓜籽—探討姬牙蟲的習性、空氣膜及動物行為

姬牙蟲是水田常見的水生昆蟲,屬於完全變態類,生活史包含卵、一齡、二齡、三齡、蛹及成蟲,卵到蛹的發育日數約為43.98天。成蟲屬於雜食性,為水中食腐甲蟲,對於植物類的喜好大於肉類;幼蟲為肉食性,齡期愈大,捕食孑孓的數量也愈大,處理孑孓的時間也愈短,是孑孓的天敵之一。成蟲覓食偵測是以嗅覺為主,視覺、觸覺(水波的震動)均不明顯。卵囊由雌蟲腹部末端產出的分泌物所建造,每個卵囊孵化約26.337.76隻幼蟲。成蟲腹面佈滿細毛,毛長範圍約40~50μm,細毛間距範圍約為13 ~20μm,此構造能防止水進入,形成空氣膜。油汙使其無法換氣;化學清潔劑使姬牙蟲腹面的空氣層消失而呈窒息狀態,建議可當水汙染(受 到油汙或被化學清潔劑所汙染)的指標生物之一。

等分多邊形之面積與周長的最短路徑

王老先生有一塊五邊形的地,他想要建一道水泥牆將該地等分成兩塊,一塊蓋鴨寮,另一塊蓋豬舍,他希望水泥牆的材料最省,這道水泥牆應如何構築?有一四邊形的湖,其四周均勻地住3人,今欲築一座橋將該湖邊的人口平分成二等分,這座橋的最經濟路徑在哪堙H這些都是我們經常會碰到的問題,我們將利用解析幾何的方法,逐步地由三角形、四邊形一直處理到n多邊形有關等分面積與周長的問題。

霧之鄉─樟湖山東北側緩坡地區霧的探討

我們樟湖村這地區是屬於中海拔山區(見圖三),在這兒一年四季都有霧,尤其是國曆十一月中旬以後到三月間,霧常常濃得不得了。因為我們生活的地方是在樟湖山東北側緩坡一帶,平常我們對這兒雲霧瀰漫的現象,早已見怪不見了。但我們有意無意間,對霧的濃淡變化還是有一點一滴在觀察。只是很可惜,以前我們並沒有將它們記錄下來。希望我們能從現在開始,對這一帶居住地區累積一些霧的觀察記錄,看看是否可以進一步探討有關霧的變化現象。

神棍的謊言

星期天晚上在夜市,我看到有人用竹竿綁上石頭,放在碗上猜數字,石頭上附有箭頭,箭頭朝那個數字能豎起來,那個數字就是神明的指示,也就是“明牌”,好像在賭博的樣子。我感到很奇怪,為什麼竹竿綁上石頭還能立起來,並且指向一定的數字呢?它和所謂的“冥紙”有關嗎?真的是神靈附身嗎?我向老師提了一連串的問題,老師說「讓我們用科學的方法來證明吧!」於是,在老師的指導下,我們做了許多實驗來驗證它。

製作簡便抗生素檢測系統-以生物檢測法結合機器學習辨識抗生素的種類

食品安全是現今台灣所面臨的一大問題,其中抗生素是殘留於食品中一大危害物質。本研究欲製作一套使用生物檢測方法的可攜式抗生素辨識系統,以簡易快速地初步辨識食品樣本中抗生素種類。本研究使用一間以色列實驗室提供的14株不同基改大腸桿菌,每株細菌受到不同壓力因子時會產生不同亮度的生物冷光。透過拍攝細菌在不同抗生素中冷光亮度,建立各株細菌在11種抗生素中亮度變化的數據資料庫,並利用機器學習訓練抗生素預測模型。測試結果顯示,此模型確實能快速簡易地依照作用機制檢測並分類樣本中未知的抗生素,且能在三小時內達到高達90%的準確率。未來將持續為此系統建立更大規模的資料庫,以辨識食品樣本中更多種類、濃度及多重組合的抗生素。

「鐵」劃「銀」鉤—奈米銀活性碳磁流體複合物之應用

為了改善自然界常見的兩種水汙染:有毒色素與大腸桿菌,本研究將活性碳接上鐵磁流體,以低成本的活性碳製作成吸附色素並可回收再利用的鐵磁流體,再將奈米銀摻混在本研究複合物多孔性物質的表面,藉由調控活性碳和不同的銀離子濃度及比例,確定最佳的製備條件,並對其抗菌性能進行測試,以達到回收再利用、改善水資源的目的。 本研究摻混奈米銀粒徑在一固定範圍內溶解析出,因此殺菌力強。在選定的溫度範圍內仍保有磁性,具有回收便利,淨化水質後較無污染等優點;此外,在常溫常壓下保存六個月後,發現其磁力並未明顯消失,不僅具有長期性的利用價值,且成本低廉,未來有極大的潛力能夠廣泛應用於大型住家水塔或泳池殺菌除臭,吸附去除有害物質。

「集集地震」觀察與「地震破壞現象」之簡易模擬

去年(民國八十八年)九月二十一日凌晨一時四十七分發生的集集大地震,為台灣帶來了重大的災難,亦是台灣百年來最大的地震,從各類型的災情報導中,地震造成的破壞包括建築物的倒塌、山崩、地殼變形、公共設施的破壞(如橋樑、水壩、電力設備等)及土壤液化等,另人觸目驚心。 這次的地震的確帶給我們很大的衝擊,於是更激勵了我們繼續前年和去年的地震相關特性研究,前年(民國八十七年)由嘉義瑞里地震後,我們便開始蒐集地震有關資料,不管透過電腦網路、書籍和刊物,甚至設計震動台進行簡易模擬,均讓我們對地震的破壞特性有進一步科學上的了解和實驗,在科學展覽比賽上也獲得不錯的成績。因此,藉由老師的指導,繼續蒐集資料進行研究,並至中央大學參觀地震設備和地震相關介紹;從改善震動台運動快慢開始,重新規劃模擬試驗,期望對地震破壞現象進行更多的模擬和試驗,和這次集集地震所看到的破壞現象比對,並對過去研究作更為詳盡的比較和探討,才能對地震特性有更多的了解。