全國中小學科展

第一名

微生物電力公司—微生物燃料電池之變因探討

生物燃料電池是近十年來備受重視的新型能源,其中又以微生物燃料電池最為受到重視,其所具備的低污染、高穩定、低成本等諸多的特性,恰好符合現代社會的需求。微生物燃料電池產電的原理,是利用微生物的新陳代謝所產生的電子,將微生物體中的化學能轉變為可利用的電能。本研究以連續進流模式操作兩組微生物燃料電池,利用綠川廢水作為微生物來源;並以蒸餾水作為陰極槽內的基質,以沉水馬達曝氣後的溶氧作為氧化劑。探討兩極間距、養分種類、黑暗,對 500? 外電阻的微生物燃料電池的影響。

步行機構綜合設計原理之研究

人類是地球上極少能用雙足自由活動的生物之一,人類的步行動作優美,肌肉及骨骼可以做出細微的動作,在高職二年級的課程中有一門機件原理的課程,專門介紹各種機械結構的運作原理及構造形狀。因為機械結構具有動作確實、成本低、壽命長以及可做出一個固定循環的動作輸出,在設計方面機械結構又是可做成不同串聯及並聯的組合,來符合我們的需求。因此本專設計出二種不同的步行機構設計,來做為步行機器人中的雙足的運行軌跡,並分析二種機構在步行運動時的特點。經由機構的設計、製造組裝及測試的過程讓我們學到課本上所學不的實作經驗,印証了課本中的機構知識,達到學以致用的目的。

當砂、土、石遇到水

十一月一日「象神」颱風過境,帶來的豪雨,使得多處地方有「水患及土石流」,造成人民和國家極大的損失和傷痛,不禁讓我想起,為什麼每一次颱風來襲,即使風颳的不算大,但只要氣流帶來豪雨,必定會有「土石流」,帶給人們莫大的災害,使得人人「聞雨變色」,因此,藉由這次的科展,我們幾個同學相約,要來對沙、土、石的凝聚力和流失及崩落的情形做認真的研究。並去九份堪察土石流的現場,及訪問當地居民土石流發生前後經過的情形。

霧中精靈─莫氏樹蛙

本校進行兩棲類的研究觀察已經邁入第三年了,每一種蛙類都深具特色,都令人著迷,但因為我們位處南部,所以對於莫氏樹蛙非常的熟悉,幾乎每隔幾個星期就要去探訪一下每一個地點的莫氏樹蛙。因此這一次科學展覽的主題,就挑定以莫氏樹蛙為主角,進行一系列有系統性的研究觀察,希望能夠揭開山林霧中神秘叫聲主人的生態習性,更希望這些資料與相關研究能夠幫助我們成功延續這已經被農委會列入特稀有保育類生物的生命活力,並吸引更多的人投入自然生態的觀察研究中。

「蛹」「帶」生命

昆蟲通常是環境最好的偵測器,今年3 月22 日上午9:30 在雲林林內約有60 萬隻紫斑蝶從觸口飛越過中山二高,歷時4 小時後才慢慢消失在八卦山區。這個享譽國際的紫斑蝶遷移群對我們來說是代表檢驗台灣環境健康的一個正面指標。一年來,我們飼養了大白斑蝶、紅珠鳳蝶、大鳳蝶、黑鳳碟、玉帶鳳蝶,觀察其生活史,並改良拍攝方法,利用數位攝影將蝴蝶各時期的微妙演化拍攝下來做成完整紀錄,包含了幼蟲孵化出來吃第一頓餐、幼蟲結絲墊準備結蛹、來回吐絲約15 次才完成絲帶的固著、然後脫殼成蛹、羽化成蝶等過程。更發現帶蛹似乎都會近似某種特定角度在樹枝上結蛹,而查閱文獻都沒有相關的研究。從自然界的觀察與測量發現多數帶蛹的蛹身與絲帶夾角均為90°、蛹身頭部常與地面平行的機率頗高,而且蝶蛹與樹枝的夾角大多介於20°~40°。於是自行設計測量器材進一步驗證:當蝶蛹與樹枝夾角為30°、蛹身與絲帶夾角為90°時絲帶的張力最小,和野外統計的結果不謀而合,而蝶蛹巧妙地運用此一原理來度過12 天至4 月不等的蛹期。我們再以物理方法尋找帶蛹的重心位置約在中央部位,絲帶張力約為蛹身重量的80%。不禁令人讚嘆大自然的奧妙!

無線數位魔法遙控麥克風

本組將 DECT 無線電話變身為無線麥克風,使其具有以下功能:(一) 使無線麥克風具有 120 組自動跳頻,並具有數位化傳送語音的功能,以抵抗頻率及雜音干擾,更進一步可遙控擴音機音量及電源。(二) 利用 DECT 無線電話,改裝成家電遙控系統。(三) 利用無線麥克風即時的記錄學生上課時的加減分狀況。(四) 使用電腦簡報,或使用其它軟體時,無線麥克風又兼具有無線滑鼠的功能。(五) 讓 DECT 無線電話變身為 Skype 無線電話。(六) 讓無線麥克風也同時擁有點播卡啦 OK 歌曲的功能。本組的研究能遙控家電,並讓教師上課時擁有〝無線數位魔法遙控麥克風〞,並且不再造成喉嚨長繭等生理的後遺症,也讓學生們享受一個無雜訊干擾的上課環境。

亮不亮,有關係─LED在電化學的應用與溶液電導度特性探討

本研究用LED取代「電解質實驗」的鎢絲燈,來分辨水溶液為弱電解質或非電解質,發現黃光LED的效果最明顯,而最佳適用條件為溶液濃度低於0.01M,電源電壓在3.0V~4.6V之間;並利用此特性,配合「減量實驗」的設計,可達到減少實驗藥品浪費的目的。 此外還對溶液的導電性加以研究,發現(1) 離子運動快慢情形:H+>K+>Na+,OH->Cl->NO3-;(2) 溶液溫度上升電導度不一定增加,還要考慮電解質的解離情形;(3) 溶液離子濃度越高導電性越佳。 最後利用LED及溶液的電導度特性,來改善國中課本中「酸鹼滴定實驗」及「反應速率實驗」的觀察,以電導度的變化來了解電化學反應的進行,並進一步設計了「運算放大器電路」來呈現變化,以利教學上的實際操作。

如何突破飼料要求率(Feed Converslon)的最高標準

(一)政府為提高國民營養水準,改著農業經濟結構,正不遺餘力發展畜牧事業,在所訂的新六年經建計劃中,今後農業生產每年平均成長率將在2.9~3.4%之間,其中以畜產成長率最高為6 ~6.8%,依據省農林廳的統計,決至六十八年底為止,占最高比例額的二種畜禽為雞和豬,豬現有頭數為五百四十萬餘頭(其中肉精增加率為 20.04 %占最高位);雞現有頭數為四千四百三十餘萬隻(其中肉雞增加率最高 18.52 % );可見二者實為我國目前最重要的畜產。(二)由於經濟的快速成長,國民所得的日漸增高,其對畜產的需求正日愈迫切,根據農復會等(資料來源包含歷年糧食平衡表等之平均值)統計去年台灣平均每人肉類消費為 35.92 kg,其中豬肉占 62.18%、雞肉占 33.87 % ,合計占 96.05 % 亦可證明二者確為國民最需要的畜產,(三)我國去年進口穀類四百餘萬噸,支出外酒高達新台俗二百餘億元(美國農業部統計資料),其中飼料用般約二百七十餘萬噸約達 60 %以上。我國目前屬海島型國家,個料原料生產受地形限制,大部端賴進口(推估十年後約須進口九百萬噸,支出外酒約五百五十億)故極易受到國際行情變化的重大影響(因為畜牧事業其飼料成本占總成本的 70 %以上)。吾等平日對畜禽飼養與禽畜營養學頗有研究興趣,故對如何突破飼料要求率( feed conversion )節省飼料原料,減低飼料進口和依相的療結所在,著手進行實驗研究”。

正方體展開圖的探討

今年( 88 年)春假,閒來無聊,順手翻出四下(第八冊)的數學,回想當時在學習第七單元─「長方體與正方體」中;有一種「下列各展開圖中,何者可折回正方體?」的題目;面對這一種題目,老師總是要我們實際操作後,再圈選出來正確的答案。如此一來每一次做一題題目總是會花費了我不少的時間,因此我才想找出更好更快的方法,來解決這一個問題。為了找出更好更快的方法,我找了幾位志同道合的同學展開了以下一連串的研究,並且隨時請教爸媽和老師。

紫外線,不要抹黑我

炎炎夏日,防曬聖品又紛紛出籠了。但是,這些產品是否具有隔絕紫外線的能力,而可以達到遮陽防曬的效果呢?本實驗即針對此一主題進行深入探討。 我們的研究大致分為二部分:(1)以問卷調查方式了解台灣女性對防曬的需求情形(2)以E.coli存活率來表現不同防曬方法的效果。 在實驗部分,我們採用原核生物界的生物—E.coli(大腸桿菌)作為實驗的對象,它具有簡單、方便操作的優點,且此物種的細胞較不複雜,方便我們在實驗操作進行時能夠控制週遭環境以及各種變因的調適。 實驗結果我們發現:物理性防曬法普遍較化學性防曬法更有效果;而在市售具有PA值的化學性防曬產品中,其抵擋UVA的功效也有許多差異。另外,我們也測試了珍珠粉、蜜粉與奈米級TiO2對UVA的遮蔽功效。而由於照射到地表的紫外線以UVA為主,故我們的實驗皆針對UVA作探討,未針對UVB做研究。