全國中小學科展

第51屆--民國100年

看!「水」上的「漂」亮舞者

本研究是從五年級下學期自然與生活科技領域中的有關「力」的單元出發,想要找出能成功在短距離的水槽中打出水漂的各種因素,並探究水漂能在水面彈跳的原因。我們發現發射高度越接近水面,發射角度和水面保持平行、力道越大,再加上讓水漂擲出射能產生旋轉,就能成功的在水槽中發射出多漂數的機率越大,最佳紀錄是在165公分長的水槽中打出18個漂數喔!我們還透過透明水槽的設計探究水漂在水面下的活動樣貌,發現成功的水漂和不成功的水漂在水面下的樣子不同呢!最後我們更透過石灰粉槽探究水漂的入射角度及射出角度的關係。 我們利用一整年的假日、週三下午等時間完成有關「水漂」的研究,發現原來物理中的世界是這麼的奧妙、有趣,我們付出再多的辛苦也值得。

風生水起、來電好神

「自製雙頭垂直軸發電機」的最佳化設計探討過程,發現固定風速下,翼片寬度愈小不容易啟動,但轉速較快且輸出電壓較高,並容易達到LED燈泡發亮所需的電壓。接著進行水力發電的試驗,發現可利用製造飲用水時所排放的大量廢水沖擊發電機,產生夜間照明所需的電,達到水資源再利用的目的。將「好神拖」脫水機改裝成「好神發電機一號」,然後又進一步改裝屋頂排風扇為「好神發電機二號」,希望利用人力或是風力來發電。經過現有零件的改裝,能輕鬆產生十二伏特以上的電壓並對蓄電瓶充電,比起歷屆科展的作品,這是一個很大的突破,未來可應用在電動車行車時的電力回充。研究者發現,只用「用心觀察、勇於嘗試」,天馬行空的想法也是可以「風生水起、來電好神」。

壓縮空氣動力引擎(車)

我們做出一部只吃空氣就能動的車子,使用壓縮空氣來取代燃油,推動活塞,使引擎運轉。 壓縮的空氣系統就如同一個超大型電池,能儲存綠能及廢棄能,太陽能、風力、車輛的制動力、振動力、工業鍋爐廢氣能皆能轉換成壓縮空氣並儲存能量。早期氣壓動力機多應用在礦坑、化學工廠等易產生爆炸的場所,以取代電氣馬達。我們研發了壓縮空氣為動力的引擎,讓壓縮空氣使用在交通工具上,因為,壓縮空氣引擎幾乎不產生熱能,作動過程非但沒有廢氣的污染,且排出的氣體是低於大氣溫度5~20℃的冰冷氣體,可引導至車廂內代替空調,直接排出亦可以降低大氣溫度,壓縮空氣動力車可說是一種極具環保概念的作品。

校園國際外來毒草—銀膠菊的知與除

學校裡有外來種有毒的銀膠菊,我們很想消滅它,又很想知道它到底有多可怕。經過實驗,發現乾燥的銀膠菊植物殘渣會在一星期內讓三分之二的蟑螂死掉,其中以花的部位毒性最高。若在土裡摻銀膠菊殘渣會讓扦插的非洲鳳仙花全部死亡及黃金葛百分之八十三死亡。目前發現它的害蟲是:介殼蟲,但危害並不嚴重。我們相信只要它的量很多並堆積乾燥,對人體的健康就會造成嚴重的傷害。除菊的方法以手拔為最佳,但須配合戴手套及事後裝袋並丟垃圾桶。我們在一學年內共除掉7112棵銀膠菊,雖然有可能還有未發芽的種子,但只要配合長期監控,即可徹底除盡此外來的校園生態之毒。校內對銀膠菊的認知有限,我們透過對師生的解說及宣導,希望能提高大家對銀膠菊的警覺及防範。

創新式食用油快速檢驗法之研究

新聞時常報導速食店食用油採傳統檢驗法酸價過高,而此檢驗法常有爭議,總極性測試是國際公認的方法,但測試時間很長。因此我們運用食用油長時間加熱後,產生的極性物質,經學理探討分析,得知會提升油的介電係數。我們分別用兩種植物油進行實驗,以三種不同溫度(150℃、175℃與200℃)加熱,加熱一百小時,分時間取樣。將取樣油做兩項測試:一為酸價檢測、另外自製以油的介質電容感測器,計算出油的介電係數,證實食用油長期加熱劣化產生之極性物質與介電係數的關連性,我們參考總極性測試定義油品劣化公式,定義介電係數增加率做為更換油參考數值,依據介電係數增加率公式,設計一簡易判斷檢測裝置,而此法僅需幾分鐘即可得知結果,並且可以重複使用。

電解~機能水

我們以濾紙為載體,電解「有顏色的電解質水溶液」來驗證阿累尼士的電離說;也以投影片為載體,電解「廣用試紙的色水」來了解電解水的正負極反應及酸鹼性變化;了解市售電解水機的製造法,也自製了「兩極分流電解槽來電解水、電解食鹽水」,利用控制正、負極出水流速、不同電壓大小、不同電極種類等,已成功地找出電解水兩極分流的最佳條件。我們以自製的正極酸性氧化水來軟化回收紙,製成手抄再生紙;以自製的負極鹼性還原水代替清潔劑,清洗油膩的便當盒及模擬鹼洗中和工廠排放的二氧化碳,提供維護環境,減少二氧化碳排放的另類可行辦法。

未來的「綠」趨勢—夢想中的「綠」建築

本研究係以水膠栽種法、生質能源、自動雨水灌溉系統等綠建材,應用於綠色建築上。首先水膠栽種法以甲殼素為原料合成水膠,以不同重量百分濃度的弱酸、不同重量的甲殼素作為變因。 為了降低溫室效應的影響,我們以水膠栽種法來種植植物。比較合成出數種濃度不同的水膠(加入少量磷酸鉀),發現每種水膠的吸水及飽水度有差異,藉此觀察水膠影響植物生長狀況。 搭配上最熱門的生質能源,研究太陽能發電等,與水膠栽種法和自動雨水灌溉系統。我們又比較各種建材的應用,包括建築物常見的水泥、花博遠東館的寶特瓶綠建材、竹子等,再進一步設計建築物,利用科學原理降低建築物本身的溫度。期待能打造接近零污染,且符合人類現今需求的夢想中的綠建築。

「剪」尾?「檢」尾?!—利用斑馬魚尾再生模式作為中草藥開發工具

醫療的發展與人類的生活密不可分,而中醫藥學更是中華文化博大精深的表現,但過去因中草藥多為複方,療效溫和緩慢,故相關活體藥物試驗常費時費力,故本研究希望利用再生力強、代謝快且擁有與人類相似基因的模式生物-斑馬魚,作為快速篩選開發新穎中草藥的工具,在不犧牲動物的情況下,探討中草藥是否對斑馬魚魚尾再生能力有所影響,以建立一套藥物開發的模式,為中草藥研究提供可實際運用的試驗方法。研究中我們首先探討溫度的高低是否會影響魚尾的再生,並作為實驗的基礎紀錄,再以腹腔注射中草藥進行測試,發現在常溫或低溫環境下,銀杏均能夠促進魚尾巴的再生。最後,實際應用以斑馬魚作為中草藥藥物開發工具之構想(如下圖),利用此模式檢測我們家鄉特產-金門一條根,實驗結果發現無論在常溫或低溫環境下,一條根均具有促進斑馬魚尾再生的現象,為一條根的醫療價值提供一個新的研究開發方向。

千里共嬋娟—月表地形的遠距測量與探討

關於月表坑洞已有不少研究進行過坑洞深度的討論,並提出深度的計算方法,但卻鮮少實際算出深度資料,我們的研究重點即是利用自製方式對月表55個坑洞,進行高解析攝影處理法拍攝,取得清晰坑洞影像後,從拍攝之日期與時間中求得日月相對位置並測量及推算坑洞深度,再加以驗證、分析與討論。此外,我們也測量坑洞其他地形數據,例如「寬度」、「面積」、「寬度與深度比值」、「面積與深度比值」,並將數據分析歸納,對數據在月表上分布情形進行討論,研究最後發現月表坑洞的寬度、深度與面積有由北向南遞增之明顯趨勢,而坑洞「寬度與深度比值」與「面積與深度比值」部分,則有「月陸比值普遍大於月海比值」的顯著分布趨勢。

Hex 遊戲王

Hex遊戲是由諾貝爾經濟學獎得主納許(John Nash)在就讀研究所時所發明的一種圖形連接遊戲,本研究探究hex遊戲的獲勝技巧,同時初步探究hex遊戲的數學原理,包括hex棋盤的垂直座標表示法,同時根據此法來分析自創圖形連接的八種遊戲,如飛箭渡河(未改良前版本及改良後版本)、三角為王、六魔王、鑽石達令、家家樂、太陽笑臉及薇薇彩帶遊戲。 將遊戲棋盤使用垂直座標表示法表示之後,能清楚地了解圖形連接遊戲棋盤是由兩類基本圖形(三角形和四邊形)所擴展而成的,將六種自創遊戲、三種常見的連接類遊戲(傳聲筒、傳紙條和O×遊戲) 使用垂直座標表示法來分類之後,驚訝地發現自創遊戲棋盤中的家家樂遊戲和hex遊戲的結構相同,使得難度和玩法相近。