全國中小學科展

第三名

當 SO2 遇見花青素與APP

近年來,台灣的食安問題頻傳,常看見新聞報導添加二氧化硫的黑心食品,所以我們想利用生活中容易取得的東西,找出檢驗殘留二氧化硫的簡易方法。我們的研究發現:萃取紅鳳菜內含的花青素可以檢測二氧化硫,檢測的最適濃度區間為0ppm~100ppm。花青素與食物樣品以1:1的方式反應40分鐘後,搭配手機色彩分析APP─Color Grab、Color Math進行採色並計算出花青素褪色與原色之色差,再對照本研究之「二氧化硫含量與色差△E值關係表」,就可以推估二氧化硫的殘留量(ppm),而且不受食物原有顏色之影響,其結果與二氧化硫試紙、分光光度計檢測法之結果相符。這研究結果顯示只要運用蔬菜中的花青素跟免費的手機APP,就可以讓一般民眾在家DIY,自己檢測食物中二氧化硫的殘留量。

「機」來運轉

為瞭解機翼與風車運轉間的關係,展開一連串的探索之旅,整個研究包含三個部份。首先,為了找出最佳的機翼外形,我們自製風洞並且觀察風洞風速的特性,再從傳統到現代的機翼找尋靈感,從距離出風口遠近、機翼攻角角度、機翼寬度、機翼漸縮比與機翼後掠角度來探討運轉效能,發現機翼漸縮比6:2後掠20度角機翼運轉圈數最多。 接著,研究修改機翼結構提昇運轉效率,模擬下降襟翼角度的方式來提高升力。一開始並不順利,經過修改襟翼擺放位置、增加機翼內斜角、用塑膠板遮住空隙增強「康達效應」使機翼運轉圈數再提昇。 最後,我們發現發電效能受運轉圈數多寡影響,而且相同圈數下三機翼比二機翼效能高。此外,在運轉的過程中噪音會隨著攻角增加而增加。

可更換式蹄片離合器

本研究在於可更換離合器的摩擦蹄片和減輕離合器重量,運用形狀設計來改變,將離合器分成多部機件與以往的一體成形,兩者差異於一體成形不能只更換一部分需整個離合器更換且其材質為鑄鐵,本研究改良成多部分零件來組裝假使磨損毀壞時,可依其磨損部位進行更換,其材質為鋁金屬質量更輕、轉速增快、可更換部份零件也更加省錢環保。

『虹』透半邊天-全圓彩虹登場!

我們的實驗以噴水以及玻璃珠的方式來製造穩定的彩虹,實驗中我們發現,利用玻璃珠製造全圓彩虹比水滴簡單許多,我們也發現折射率較高的玻璃珠所做出來的全圓彩虹上下可視角約44~46度,而小水滴不適合的原因是因為可視角太大上下整個圓可視角約85度(42.5*2),明顯超過人眼能同時見到的可視角,所以我們只能看到一整個圓彩虹的一部分,而彩虹的圓心就出現在反日點;另外我們也發現玻璃珠的大小確實會影響彩虹的寬度、仰角、複虹、白色弧形區域以及霧虹的產生與變化。

以「蚜」還「蚜」~探討刺腿食蚜蠅的捕食行為與偽菜蚜的生存策略

小小的偽菜蚜卻有著驚人的生存策略!被刺腿食蚜蠅幼蟲吸食後的蚜蟲乾殼,或是被寄生蜂寄生的蚜蟲,都大幅促進附近蚜群的生殖速率(分別為1.55倍、2.7倍);同時,也促進有翅型蚜蟲出現(分別為4.8%、7.2%)。除了以增加子代數量來促進族群存續與產生較多有翅型來飛離危險外,蚜蟲乾殼能吸引食蚜蠅成蟲前來產卵。實驗發現,食蚜蠅幼蟲會捕食同類卵與被寄生的蚜,也有同類自食現象,導致其它蚜蟲的生存機會增加。此外,我們也發現食蠅蚜幼蟲的捕食以隨機點擊為主,有大、小擺幅兩種不同模式(搜索面積分別是122.05、10.38mm2)。搜尋之初,以大擺幅有效率的找蚜群;捕食後以小擺幅連續密集點擊。小擺幅時,支點較前、身體伸長少;大擺幅時,身體伸長量達原體長的71.48%。

「乳」「膠」「膜」法–探討以牛奶膠水製作無痕黏膠的可行性

本研究以脫脂牛奶加酸製作牛奶膠水黏著劑,並自製黏著力及初始黏度測量裝置測定各不同成分比例及添加物的牛奶膠水黏力,以期製作出具有更高黏力的天然黏著劑。研究發現以6%檸檬酸製作的酪蛋白10克、添加0.4克小蘇打及5克高筋麵粉的牛奶膠水黏著力最高,為了做出容易保存且方便使用的黏膠,我們將含添加物的牛奶膠水烘乾製作成膜,成膜後以添加5克糯米澱粉勾芡液的牛奶膠水黏膠膜片在木頭及牆面上的黏著力最大,可應用於替代無痕掛勾的背膠,其黏著力與市售商品相當、保持力較市售商品為佳,而因牛奶膠水不防水的特性,牛奶膠水黏膠膜片只要滴水後待其軟化溶解便能簡單去除,不易受牆面材質的影響,不僅製做方便、價格低廉,亦對環境十分友善。

「絲」相授「綬」-探討綬草與絲核菌共生的秘密

在校園中採集綬草(Spiranthes sinensis),發現綬草喜生長在陽光充足且潮濕的土壤上,密度達66株/平方公尺。綬草在每年4-5月開粉色花,花序逆時針旋轉、順時針旋轉、無旋轉各占51%、31%、18%。綬草種子在沒有絲核菌(Rhizoctonia sp.)的糖水中無法萌芽,且植株的根、葉會呈現生長停滯狀態;含有絲核菌的土質則對綬草的根、葉皆有促進生長的效果,40天的平均變化量分別為0.42cm及2.06cm。真菌菌絲可穿過綬草根部表皮、皮層,在皮層細胞質內形成黃褐色菌絲團並有菌絲互相連結。經實驗培養綬草根部發現真菌種類有:絲核菌屬、鏈格孢菌屬、彎孢菌屬、鐮孢菌屬、麴黴屬。並由根部組織進行DNA萃取,進行PCR複製並比對基因序列,證實在根部組織的共生真菌為絲核菌。綬草可利用根、莖進行無性生殖,且以莖為最佳,葉子無法進行無性生殖。

二元3平衡n字串之排列數探討

本研究旨在探討由0與1組成長度為n的二元字串中滿足000-子字串數和111-子字串數相同(稱為平衡)之排列方法數。我們從3個面向來探討:一、首先將直接推導出之算式,輸入python計算在各種n值下,觀察平衡與非平衡字串個數之規律性;二、接著我們發現非平衡字串個數在000-子字串和111-子字串之差值為一固定形式時,不同長度之字串符合個數會形成一階差數列,我們對此猜測提出證明並嘗試利用此性質推導出二元 3 平衡n字串個數之一般式;三、最後探討二元 3 平衡 n 字串個數之成長速度,推論當 n 值極大時,其個數會以趨近2倍速成長。同時,我們也將3平衡推廣至r平衡,提出一些相關的結果。

鳥鳴鶯啼-探討鳥笛的製作與推廣

從六上翰林「聲音與樂器」我們學習到製作樂器的方法,加上看到路邊賣的「水鳥笛」及為了想「引鳥出洞」而動手利用竹子來製作不同的鳥笛。本實驗是從鳥笛的結構,探討吹嘴(長度、角度、位置)、竹體(長度、內直徑大小、厚薄)、氣窗(形狀、尖銳度)三者與頻率、響度的關係,以及三者彼此互動的關係。研究顯示,吹嘴內直徑與氣窗內直徑相同,吹嘴黏貼處0.9cm、角度30度吹出的頻率最大。竹體外殼越薄,頻率越大。在鳥笛的應用情形,有材質不同的鳥笛、拉桿鳥笛、指孔鳥笛。材質以PVC水管頻率最大,紙捲筒最小。拉桿鳥笛上下拉動空氣柱長短,指孔鳥笛控制指孔面積大小,都能吹出美妙的樂曲。最重要的是「急難救助拉拉笛」的發明,更是令人感到驚訝!

平面中路徑糾纏狀況之探討

一開始,我們想求出兩人走捷徑且不相交的捷徑總數,並利用終點交換的方式求出其解。之後我們想求出三人走捷徑且不相交的捷徑總數,我們採用分析的方法,將其分類並逐步討論其解答,之後利用人數格數的變化關係製造出其他的等價問題,並以矩陣的方式推出遞迴式,我們閱讀其他的科展作品後,發現我們的可以轉換成其地磚問題,並順便解決之。