全國中小學科展

第二名

潮間帶的過客—海兔之觀察與研究

海兔是種軟體動物,我們共發現六種海兔,分別為大海兔、眼斑海兔、染斑海兔、端邊海兔、條紋柱唇海兔、長尾柱唇海兔。 每種海兔出現的季節不盡相同,眼斑和染斑海兔會在7月時消失,直到12月時才會出現在潮間帶。大海兔、端邊海兔和長尾柱唇海兔數量不多但到12月後偶爾會看見牠們的蹤跡。書上說條紋柱唇海兔會遷移,因此每年不一定會出現在潮間帶。 圖鑑寫海兔會連鎖交配,但在我們觀察中只有明顯季節性的染斑和眼斑海兔才有連鎖交配的行為,至於條紋柱唇沒有連鎖交配的行為,可能與牠纏繞式的交配姿勢有關。 潮間帶環境千變萬化,即使海兔有強韌的生命力能在這樣的環境下刻苦生存,但還是需要我們共同的愛護,讓牠們有更好的環境。

由彩虹現象談雨滴形狀、大小、終端速度

藉由探討彩虹之形成,逆向思考反推形成雨滴的條件。

醣化學研究-有機合成木通苯乙醇苷A類似物

近期,新聞提及醣類可以抑制癌症,以及擁有其他醫療效用,醣化學話題因而盛行。 「那些可以抑制癌症的糖是像我們平常說的葡萄糖嗎?」、「既然不是,那它的結構又是怎樣的呢?」、「那麼複雜的結構是怎麼合成出來的呀?」等,許許多多的問題使我們抱著好奇心,開始進行醣化學研究。 進入了醣化學領域,大多研究都是各種類似物的合成、探討與比較。因而我們開啟了「有機合成木通苯乙醇苷A類似物」的研究,進而希望能為醫療做出一些貢獻。

『藻』到bling~bling的養豬廢水

本研究是為了處理養豬廢水的污染,尤其是氮、磷。而台灣養豬業放流水含有高濃度之氮與磷,直接排放將對環境水體造成衝擊。若能運用藻類生長,同時處理廢水,則可提高藻類價值。我們選用擬球藻來解決養豬廢水的污染。 由實驗發現,處理養豬廢水最佳條件:在75%養豬廢水中添加25%自來水並調整溶液PH值為弱鹼性的環境(PH:10〜11),生長狀態最好且持久性佳。養豬廢水中含擬球藻時,不僅可大量消耗廢水中的二氧化碳,並可抑制氮、磷含量。此結果不僅可減少溫室氣體(CO2),落實捕碳的運動,還可以降低養豬廢水中氮、磷的排放。 目前養豬場廢水三段式處理設備,費用偏高,且效能不佳(三段式)。但以擬球藻處理來取代後二段,費用較低,且效能佳(二段式)。故以擬球藻處理養豬廢水,為最佳選擇。

大地的心跳-水平式地震儀製作

因為六上第三單元「大地的奧秘」以及參觀地震博物館的關係,對於地震儀產生濃厚的興趣。我們利用自然科教具、樂高機器人組(Lego Mindstorms EV3)及日常生活中的用品製作自動化地震儀,分別設計重量實驗(3台兩重量最佳)、力道(嚴重力道振幅2.69cm、中等力道1.35cm、輕微力道 0.325cm)、距離實驗(距離45公分振幅2.02cm、距離90公分振幅1.7cm、距離135公分振幅1.58cm)、以及頻率實驗(5級震度下的地震平均振幅0.321667公分、6級震度下的地震平均振幅0.724583公分、7級震度下的地震平均振幅1.430811公分)等實驗檢驗準確性,並分析各組振幅對應地震學原理,發現我們的地震儀可以應用在檢驗地震強度、地震距離、規律震動等情形下,是一臺檢測精密、紀錄數據客觀的地震儀。

許地球一個不渴的未來-太陽能海水淡化裝置

2015年4月,全台發生嚴重的缺水危機,然而台灣四面環海,年降雨量也不少,照理來說應該要比沙漠國家更不缺水才對。沙漠型的國家(如以色列)都採用海水淡化解決缺水問題,台灣呢? 從最先研究的各種海水淡化的方法,如:逆滲透、多極閃化、電透析法、蒸發法等,而我們選擇了成本最低及製作方法最基本的蒸氣法。 創造出最有效率的蒸氣海淡法便成為了我們這次實驗的目的,從利用酒精燈燃燒過濾海水到利用凸透鏡和凹面鏡及微型凸透鏡(利用太陽能反射)等歷經多次實驗,將蒸氣海淡法提升到兼顧低成本及高效率。

神奇超距力攪拌器-探討各項影響電磁攪拌器穩定運轉的變因

電磁攪拌器於生活中的運用越來越多,如奶泡機、攪拌杯。網路有分享利用各種回收資源製作的視頻,模仿製作卻發現不能運轉,使我們決定要解開電磁攪拌器穩定運轉的秘密。本研究先模仿網路視頻製作2部攪拌器,找出影響穩定運轉的變因有:馬達性能、旋轉磁鐵的大小與排列、轉盤與攪拌子的距離、攪拌子大小及形狀等。自己設計攪拌器驗證實驗結果。研究發現:增加轉盤的重量提高負載,可以降低馬達的加速度及轉速,搭配厚度5毫米、直徑2或3公分的磁鐵NS並排相吸,形成長度4到6公分長的磁鐵轉盤,再調整旋轉盤上磁鐵與攪拌子的距離,可使2.5公分長的各式商用攪拌子非常穩定的旋轉。利用回收電腦硬碟製作電磁攪拌器,既環保又能化腐朽為神奇。

以自組儀器探討單寧酸與鐵及鉛離子之作用並開發為檢測方法之研究

為檢驗地下水的微量金屬,本研究修飾組裝可同時測定透光度及散射光的LED光電儀,微觀金屬與單寧酸作用,找出單寧酸適用濃度及金屬可偵測濃度範圍。研究中先以手機光譜儀測出單寧酸與金屬錯合的特性光譜,再以LED光電測定儀測定訊號觀察,推測其作用關係,試驗出適合檢測濃度條件。研究結果顯示,單寧酸對鐵及亞鐵離子皆會產生黑色錯合物,與其他金屬則產生沉澱。在低於濃度10-3M下只有鉛離子與單寧酸會產生沉澱。利用儀器的高靈敏度測量鐵離子與鉛離子對單寧酸產生的錯合物,經透射電壓值分析後,可成功量到10-6M鐵離子,而鉛離子則為10-5M。有別於一般的金屬檢驗方法,以單寧酸檢測法為創新且具穩定效果,成本低無污染,可用以測量出鐵或鉛的含量。

以管窺波--探討壓力波在彈性管中的振盪效應

參考資料二的水錘實驗是探討充水剛性管壓力波的強度及週期;參考資料六的實驗是以距離除以時間求充水軟性管的波速;而高中共鳴空氣柱的實驗為空氣在剛性管中形成駐波,本實驗經由理論分析重新整理後,推論當波動在充填流體的彈性管中產生振盪時,為流體的彈性與管的結構、彈性在徑向上的串聯效應。 本實驗將彈性管充滿水置於木架上,一端接上注射針筒,另一端接上水箱。擠壓注射針筒產生波動,藉由感測器記錄波形讀取振盪時間,改變不同的變因,實驗數據支持理論分析。 最後利用理論計算出空氣在矽膠管共鳴時的波速是由空氣及管共同決定的,故波速小於(331+0.6t) m/s,實驗數據支持此推論,可知形成駐波的頻率,不只與管長有關,也與管徑、管壁厚度、材料有關。

馬虎小組的妙探尋兇-解開影響冷製法馬賽手工皂「不成皂體」的關鍵之謎

全班曾用冷製法做馬賽皂,只有我們不成皂體。逐步改變變因解謎:橄欖油過量造成配方中總油鹼比例超過5:1,即鹼量不足,使皂體偏向軟塌不成形發展,但仍成固體;一旦橄欖油失手量達3240克使總油量與總鹼量的比例達10:1,則即使4位組員分別打皂增加人為變異皆可重現當時的不成皂體,甚至再攪拌到Trace入模保溫後仍是不成皂體。實驗數據顯示我們的馬虎造就橄欖油量過多和手動攪拌互相影響使油鹼混合液從入模保溫到開箱晾皂前這段時間的含水量較高。研發暖氣定溫25℃加除溼模擬適當晾皂環境成功縮短晾皂時間。解謎過程出現無法忽略的事實:晾皂期皂體重量減少百分比和pH值的趨勢關係視為肥皂熟成的雙向判斷。意外發現不成皂體的多元面貌值得未來深究。