全國中小學科展

第三名

可調式虎鉗之研究

使用虎鉗是機械加工最普遍的夾持方式,但其加工精度也會受到虎鉗本身精度的影響。 我們利用便宜的小虎鉗修改,改善現有虎鉗夾持翹起的缺失。首先研擬製作方向,透過力學上的分析,得到當螺桿高度與固定鉗口受力中心成一直線時,活動鉗口就沒有旋轉力,夾持的精密度就會較好,進而設計出可調式虎鉗。先利用電腦繪出設計圖,接著3D列印打樣,反覆修改。後經材料強度分析,試算確定可以承受鑽孔的切削力。再經車床、銑床、鉗工、銲接等製作組裝。 本產品在ψ10mm鑽孔測試中,是平順且無抖動。夾持實驗中,一般小虎鉗上層平均上翹 0.36mm,精密小虎鉗是0.04mm,而本產品僅為 0.03mm,同時並進一步做夾持力實驗。對一般常使用的上層夾持者來說,本產品是便宜又兼具精度。

秀髮飄逸種是行~馬利筋與鷗蔓超級比一比

種髮是中空透明的管狀結構,種髮長度越長,種髮帶著種子飛行的距離越遠。種髮數目愈多,可以在空中停留較長時間。溫度和濕度會影響種髮和種子重量,乾燥炎熱的夏天果實成熟時,剛好適合種髮帶著種子飛行。馬利筋果實較大、種子數較多,種髮與種子重量接近,在空中能停留較久時間,在人為環境裡,容易發芽生長。鷗蔓的種子雖較大較重,但種髮較長,在強風時種髮可以帶著種子飛行較遠的距離。在海邊或開闊山區風都很大,所以鷗蔓的種髮還是可以承載種子,飛到很遠的地方傳播。鷗蔓種子發芽率很高,可以適應惡劣環境及土質,加上果實平均離地高度較高,增加被風吹送的機會,所以種子數量雖少但仍在繁衍上具有特殊優勢。

埋雷奇兵

本研究探討在n×n的方格表中,置入f(n)個地雷,f(n)代表在n×n的方格表中,依掃雷方式進行後,能確保至少剩下一個地雷,所要置放地雷的最少個數。我們透過觀察、尋找關係、猜測、檢驗、證明及公式的探究過程,發現方格表邊長為奇、偶數是討論的關鍵,我們運用抽屜原理找出在n×n的方格表中,所置入地雷最少個數的公式並加以證明,結果如下: (一)若n為偶數(n=2k,k≥1),則f(n)=3k+1。 (二)若n為奇數(n=2k+1,k≥1),則f(n)=3k+3。 此外,我們也找到了 × 的方格表中,置放地雷的快速完成法及快速檢查法。為了更多人能了解埋雷遊戲及體驗我們的研究歷程,我們則在老師的協助下著手設計flash教學遊戲,希望能推廣埋雷遊戲及展示研究發現。

合成三唑(Triazole)之超分子凝膠並討論其凝膠形成機制

我們成功利用點擊化學(Click Chemistry)合成出C1、C2、C3三個含有三唑(triazole)的化合物,三者的共同特色是具有對稱特性的超分子結構,C2、C3會自組裝成網狀結構並與有機溶劑形成超分子有機凝膠;經由實驗我們以成膠能力最佳的C3作為後續實驗主要研究對象。我們研究的內容包含基本物化性以及周圍環境對凝膠形成的影響,發現溫度、溶劑、濃度都會影響其聚集形貌。而我們對其分子間的作用力進行研究,得知主要以π-π堆疊、氫鍵及凡得瓦力等非共價鍵作用力維繫分子的結構。另外我們發現C3分子在凝膠態與薄膜態放光增強的效應,推測此分子具有AIE 效應(聚集誘發螢光增強)。最後,我們根據實驗結果,推導出C3分子形成凝膠的機制。

pm2.5遠離我

利用靜電吸附原理製作靜電儀,計算不同材質塑膠摩擦產生的靜電力。自行裝設感測器,測量 PM2.5 濃度。結果發現:外科手術口罩如果沒有摩擦起電,沒有過濾 PM2.5 的效果;標示活性碳的口罩不一定能有效過濾 PM2.5,但是經過摩擦起電皆能提升過濾效果,最高可過濾 40%。不同種類金屬網通直流電有不同的過濾效果,但皆為電壓愈高過濾效果愈好。兩平行金屬網的距離愈近,層數愈多或表面愈粗糙,過濾效果愈好。快乾膠蒸氣附著在金屬網表面凝固後形成的微觀細毛或孔隙,在通電時能夠吸附更多的 PM2.5。

風羽無阻─戶外低風阻羽球研究之初探

在球場缺乏的小學校園中,我們常看到許多同學在戶外打羽球,但打著打著,卻會因風力的因素使得球偏移難打。為此我們想研究,什麼造形的羽球與塑膠球能有較低的風阻,打起來比較不會受影響呢?我們嘗試了剪出各種造型的羽球與塑膠球,在室內營造出逆風、順風及側風的環境,測量它們受風後的位移程度,來瞭解什麼樣的球比較不怕風吹,並且在垂直風洞中驗證我們的實驗結果。我們得到的結論是,若想降低羽球的風阻,可以朝將球的重量加重、然後採對稱的剪法減少大部份羽毛面積這個方向去嘗試,未來還可加入改變羽翼直徑的做法來發展新型的羽球。

機不可失-建構教學用平板電腦推車之借還平台

看到校園內的平板車租借,需要到資訊組用紙本登記,而因為學校電梯只有一台,等電梯耽誤了很多時間,而且紙本消耗了很多資源,因此想做一個可以利用悠遊卡註冊、借車、歸還的系統,將停靠站放置各個樓層,有需要時可隨時去借還。此次成品製作是利用Webduino、Arduino開發板,借由網路連動Firebase資料庫,逐步完成租借系統。經過了多次修正與測試,已完成可註冊、租借的系統平台,但因時間和成本有限,目前只能以模型測試,期待日後能製作出停靠站並實踐於在平板車的租借。

校中法的革新與校中裝具之設計與應用

由於家裡的抽水馬達,每在深夜發出堅硬的摩擦聲,影響作功課的效率與睡眠,家裡請人修理幾次,結果也不理想,請教師長後,認為可能中線末校準、因此決定研究改善。

「鱗」漓盡致 – 以阻尼震盪量測魚鱗膠原蛋白凍彈力及螢光光譜應用於魚健康情形即時監控

本實驗發現虱目魚魚鱗的膠原蛋白以沸水萃取率高,分為兩個階段,前十分鐘即能萃取63%總膠原蛋白量,降低萃取溶液之pH 值,除了增加萃取效率外,亦能幫助其斷鍵成更小分子的蛋白質,更有利人體吸收。蛋白質電泳、X 光繞射、細胞毒性試驗分析中顯示自魚鱗萃取出的膠原蛋白純度高,不會對細胞造成傷害。以自製3D列印光桿杆結合阻尼震盪量化了魚鱗膠原蛋白凍的Q 彈程度,發現膠原蛋白凍在10.6°C±0.5°C、約50mg/mL 時有最佳的彈性,提供凍狀類食品口感調製的新興途徑。本實驗發現以325 nm 紫外光激發魚鱗表面螢光,出現藍光(410 nm)及綠光(490 nm)螢光,可以進而利用其兩光的相對強度,判斷魚鱗的健康情形。

紅樹林不是我的家-紅樹林變遷對底棲蟹類的影響

本研究在探討挖仔尾自然保留區紅樹林變遷對於底棲蟹類的影響,如果不受到干擾時,潮間帶生物分布會依據土質特性與潮間帶高低呈現有順序的分布。影響潮間帶底棲生物分布因子有土質、潮間帶高低、紅樹林,其中以紅樹林影響最大,紅樹林的變遷會影響底棲蟹類的種類與分布。底棲蟹類生物的辛普森指數在紅樹林多樣性(0.21~0.50)較低,一般潮間帶(0.65~0.78)較高。另外紅樹林與一般潮間帶的土壤pH值,沙泥百分比、照光度、地表溫度、底泥溫度差異很大,棲地特性完全不同,所以在不是紅樹林生長的地區種植紅樹林,會嚴重影響底棲蟹類與分布,建議種植紅樹林前,應先評估其對於底棲蟹類的影響,以免影響原有的蟹類與生態系統。