全國中小學科展

第51屆--民國100年

擠『黴』弄『演』—研究麵包黴菌間的競爭關係

麵包黴菌間的競爭排擠現象可能是造成不同種黴菌適合生長在不同溫度棲位的原因。研究三種黴菌互相競爭72小時後的結果發現,黴菌在競爭時生長面積及孢子數量都會比單獨生長時少。黑黴菌最具競爭優勢,其次是根黴菌,生長最差的是青黴菌。現實生活中,已被命名的黴菌高達20多萬種,競爭的結果並非只有一種黴菌存在。麵包黴菌實驗發現孢子濃度及溫度是影響族群數量的主要因素。在相同孢子濃度下,同時植入根黴菌與青黴菌,在不同溫度下二者的生長分布會出現差異。溫度在30℃以上只有根黴菌生長,溫度在20℃時青黴菌具有優勢,在不同的溫度環境下黴菌生長的情形不同。利用環境溫度差異區隔生長,黴菌間的競爭演化出不同的生態棲位。

攀晶現象~表面張力與接觸角的探究

以氧化還原法處理實驗室重金屬離子廢棄物時,意外地在插了纏繞著棉線玻棒的量筒口發現了硫酸亞鐵鹽的攀晶現象,讓我們想了解與攀晶有關的物理條件─【表面張力與接觸角】,研究中我們獨創設計了幾種便宜、簡便、能精確測量及普遍推廣的裝置: 1.成本不到30元的懸吊式等臂輕量天平,左臂懸吊自製的銅漆包線金屬環,右側則以1/2冰袋集中承載逆滲透水滴當成液態砝碼。可測出液滴數與查表標準表面張力之間呈線性關係:T(dyne/cm)=2.4834X-12.673,相關係數高達0.9985。 2.第二代不等臂微量天平及配合擺動角度所需的弧形曲線板,可利用吊掛不同的圓環數來操控不同的承載物以落在更大的弧形角度範圍內,以提高測量的準確度。以10滴、15滴、20滴或25滴液滴數所對應的角度與查表標準張力之間呈線性關係:T(dyne/cm)=1.0507 X – 3.7771(10~20滴平均值),相關係數也高達0.9998。 3.設計支撐Dino-Lite顯微鏡頭的八爪可調式角架,成功地組裝側照液滴接觸角的裝置,以MB-Ruler電腦角度板準確地測出不同液滴在不同的承載接觸面的接觸角。

水餃熟了,紅蘿蔔知道

本實驗探討「為什麼煮水餃要加水?」,經查資料及詢問店家,得知「大概」是為了使水餃皮不容易破。實驗後發現,煮水餃時加水,事實上使水餃皮維持一段時間的「Q度」不變化,同學們稱之為「平原效應」,在此同時,內餡溫度仍會持續上升,可以煮熟。本實驗可說是為「煮水餃加水」的動作做了一個科學註解。水餃熟了的最佳時機即是「內餡已熟,水餃皮不至軟爛」的狀態。本實驗也發展出「紅蘿蔔煮水餃法」做為煮水餃時,知道「水餃熟了」的參考指標。

『燒酒』螺~開動:以萃取福壽螺消化酵素分解水果纖維廢棄物製造生質酒精之可行性研究

生質酒精多以糧食經由發酵生成但易造成食物短缺,若能以纖維質製成酒精將是未來新趨勢。福壽螺多年來危害台灣作物,若能萃取螺體酵素進而分解纖維質,不僅可消滅害蟲又能廢物利用。本實驗乃探討以甘蔗渣、柳丁皮以濃鹽酸、纖維質分解酵素及從福壽螺萃取液進行水解及發酵試驗並進行觀察。結果發現添加5~10%福壽螺消化腺萃取液並於18℃所進行水解,並配合米麴酵母在35℃酒精發酵或以紅葡萄酒酵母在45℃酒精發酵,所測得酒精濃度最高。所生成生質酒精驗濃度可利用二次蒸餾提高至60%以上,總製成率達13.36%。並可有效產生0.8V穩定電壓,達3小時以上。以DNS還原糖試驗發現福壽螺消化腺萃取液能有效分解纖維質生成還原糖,確實具有纖維質分解酵素之活性。

黑暗中的光芒—林下植物葉綠體囊膜電池

林下(陰地)植物長期生活在較少陽光的地方,卻依然欣欣向榮。因此,我們針對林下植物的葉綠體囊膜電池做討論,希望可以找出發電效率更高的葉綠體囊膜電池。

刑案現場大發現-那是血嗎?

目前警察機關採用酚酞法檢驗有無血跡存在的可能性,我們希望研發新的試劑取代酚酞以增加靈敏度、提高鑑識度。研發實驗分為四個階段:一、 定性階段:實驗何種指示劑可取代酚酞法,檢驗有無血跡存在的可能性。二、 定量階段:實驗新試劑與雙氧水之最適比例以及新試劑與血液樣品之反應速率比較。三、 反應機構推論階段:由實驗推論可能的反應機構並由新試劑之結構探討可能的反應機構。四、 靈敏度比較階段:實驗亞甲藍法與酚酞法在不同濃度樣品的比較。實驗結果顯示,我們已成功地找到新的試劑(亞甲藍)能夠取代酚酞。亞甲藍除了較容易配製、顏色不易與血液混淆,且在檢驗有無血跡時,其靈敏度亦較酚酞法高,以上優點證實此新試劑亦可用於初步血液檢驗。

檸檬皮的清潔抑菌妙用

主要研究證明檸檬皮精油具有很好清潔汙漬的效用以及其抑菌的效果;對白色念珠菌、腸炎弧菌、金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌均能有效的抑菌;以金黃色葡萄球菌最有效,白色念珠菌次之。但對金黃色芽孢桿菌、大腸桿菌及上皮葡萄球菌均無抑菌效果;於鉆板塗抹檸檬皮精油,其抑菌效果可持續達約36小時。自製成檸檬皮精油香皂,分析學校制服、運動服布料及清潔筆漬難易的關係,發現對學校制服、運動服布料上的奇異筆漬,以檸檬皮精油及自製環保檸檬精油香皂清洗,具有很好的清潔效果,甚至比市售去漬霸清潔奇異筆漬成效更佳。最後藉由日常生活常見清潔容器及工具結合改造,製作便利的清潔器材,幫媽媽找到天然環保的清潔劑及清潔方式。

飄飄何所似—以單翅種子飛行原理進行飛播造林的研究

本實驗以大葉桃花心木種子為材料,探討種子在飛行時,其結構與三種作用的關係:重力、旋轉力矩、柏努利原理。實驗中首先測量種子各部位的結構與飛行模式的關係,再以模型進行實際拋射與風洞的測試。結果我們發現大葉桃花心木種子的7個結構會影響它的旋轉飛行:1.種子的重量:提供重力造成轉動及產生升力。2.展重心位置:需偏向翅的一邊,使施力矩大於抗力矩而穩定旋轉。3.弦重心位置:需偏向翅寬度方向的一邊,提供較大的切風角度,增加旋轉推力。4.種子與肋痕重量比:以0.3~3.0的重量比例飛行高度與轉動速度最佳。5.展弦比值:種子翼面的展弦比在4至7可獲得較大升力。6.上反角:會改變翅的上、下面的實際受風面積,且上反角的翼面下凹,依白努利原理會形成水平下壓的力量。會使鉛直下墜的種子恢復水平,藉以修正種子的飛行姿態。7. 截角面積:適當剪除重心以外之翼面面積可以使載具更容易旋轉,但是截角長度不要超過全長的一半,否則會降低受風面積,進而使載具很快墜地。8.載具飛播高度:若以6公尺之水土保持間距來推算,10倍載重之載具飛播高度限制約在30公尺;4倍載重則限制約在100公尺。以飛播高度在100公尺時之飄移距離:10倍載重之飄移距離約70公尺;4倍載重則約40公尺。故4倍載重之單翼種子載具的使用,是可靠且簡便的飛播造林方式。

你「蒜」哪根「蔥」—蒜抗氧化力之探討

蔥、蒜除了是料理不可或缺的重要角色外,更因為其具有抗氧化力等功效而引起各界的關注,本研究除了比較從蒜不同部位的抗氧化力之外,也由實驗結果發現溫度及其他添加物(米酒)對於蔥蒜的抗氧化力所造成的影響,根據此結果可選擇最適宜的保存或調理方式,以使蔥蒜的營養價值能保持在其最佳狀態下。實驗顯示:(一)取用不同部位的蔥蒜,抗氧化力亦會不同:在蔥的部分以蔥頭的抗氧化力最佳(約為蔥綠與蔥白的1.3倍);蒜的部分則以蒜綠尤佳(約為蒜白與蒜尾的1.3倍),而蒜頭更是具有比蒜綠好上兩倍的抗氧化力。(二)經過不同溫度的處理會影響抗氧化力:蔥於低溫下具較佳的抗氧化力,蒜則於常溫下有較好的抗氧化力。(三)米酒添加會提高蔥蒜的抗氧化力。

在地ㄟ色水—染出「蕨」色

染布是中國傳統技藝,以植物染最符合環保、低成本。台灣是蕨類王國,校園內又處處可見,我們嘗試用別人沒染過的蕨類當染材。染前先浸在綠豆和高筋麵粉的助染劑(每100公克的助染劑中含蛋白質量約23公克左右)中可加深色澤。取腎蕨13.04%染液在中溫左右染 5分鐘,染出的色澤最翠綠。色澤會因加溫時間越久,顏色由綠色偏黃色。若以小蘇打粉作為媒染劑時,色澤偏棕褐色,有利於色素溶出;以檸檬汁、水作為媒染劑時,偏橄欖色,利於染布著色。不論照射時間長或短,褪色效果大多僅為同色系間變化。蕨類染不但可染出高彩度的鮮艷色,更可以得到許多細膩的中間色,並且,透過不同染色次數與不同色相的複染,亦可以染出更典雅雋永的色彩層次。