全國中小學科展

第51屆--民國100年

春眠怖「孓」曉,處處蚊子咬

本實驗研究斑蚊在孵化、結蛹及羽化各期受外界影響的因素。少數幼蟲缺乏食物時,具抗餓性可活很久。氣溫升高,蛹與成蚊期提前並延長存活期。避光下,幼蟲、蛹、成蚊存活較久。蛹羽化受外界影響小。白線斑蚊在22~25℃和40~45℃易孵化,埃及是在30~35℃。光線對埃及斑蚊結蛹影響不大,卵在正常光30℃與避光25℃適合孵化;白線分別是25℃與22℃,在避光下結蛹率最高。埃及斑蚊在151.55 lux易羽化,白線為503.8 lux。水中1元硬幣愈多,對一齡及三齡蟲生存威脅愈大。一齡蟲無法在銅片和含銅溶液中生存;在含鋅溶液中活久一些;含鉛溶液中仍可結蛹、羽化。水中放含銅較高的1元或50元,可阻斷幼蟲生長,每300ml水中放入4個以上1元為有效比例,揭開許願池中硬幣防治蚊蟲的祕密。

方格函數—缺塊n×n正方形中總方格數和空缺位置之規律性及函數關係探討

由4x3的方塊中,在缺一方格下計算總方格數的挑戰為起點,我試著探討在缺塊n x n的正方形中總方格數和 任取一個位置方格(x,y) 或 任取出二個橫向位置方格[(x,y),(x,y+1)]、縱向位置方格[(x,y),(x+1,y)] 後之規律性及函數的關係,如下圖所示。並定義在未缺塊的正方形中,總方格數為C(n),且C(n)=Σk2。 研究結果顯示,其函數式經由二種規律性 (A)一般性及 (B)遞迴性 求得,結果如下: 一、 任取一個位置方格(x,y)之總方格數二、 任取二個橫向位置方格 [(x,y),(x,y+1)] 或 縱向位置方格[(x,y),(x+1,y)] 之總方格數

染料軋上太陽光蹦出DSSC—利用自製方法探討染料敏化太陽能電池效能提升

在眾多不同類型的太陽電池中,染料敏化太陽能電池(DSSC)因兼具透光性、易層疊、可撓曲及製造成本低之優點,有其發展契機。關於製作DSSC的材料與方法,有許多值得探討的地方。由本研究得知,含花青素、深藍色系染料的電池有較好效率。以紫色高麗菜為染料的電池,在第二階段的研究中,均可逹到0.5V以上,在某些實驗條件下會有0.7V以上,再現性良好。燒結溫度控制在450~550℃,有較好的電池效率。浸泡染料的時間可隨實驗課時間的長短做調整,10分鐘~96小時均有不錯的電池效率。TiO2膠體的濃度,以2克的TiO2加稀醋酸6mL最佳。最後,能以硬碟、光碟等材料自製轉旋塗佈機,其所製成的DSSC,再現性好。在電池效益方面,可得到0.6V以上的電壓,及0.09安培以上的電流。

時勢「鎖」迫—圓葉鴨跖草的閉鎖花

圓葉鴨跖草植株有三種枝條,著生不同的花:直立莖的開放花、匍匐莖和地下莖的藍色、白色閉鎖花。開放花有雄性及兩性花,雌雄蕊位置分離,有利異花授粉;先開地上閉鎖花,最後開地下閉鎖花,花比較小,花粉可孕比例低,影響種子數目,但種子較大,尤以地下閉鎖果為最且萌發率最高,是以質取代量的生存策略;故推測其具有資源分配(resource allocation)的能力,植株小時以地上閉鎖花快速繁衍;產生開放花,以增加基因歧異度;最後有充足的能量產生地下閉鎖果,加上原本母株的合適環境,可確保子代的繁衍。溼度高、植株遭破壞、黑暗有助於閉鎖花的產生,土壤密度高、生長空間小則不利,推測植株能因應環境,調整不同花朵之間的比例,利用吸收的養分有效率地繁衍後代。

光電化學能車~自製電池的探究與應用

高價能源時代來臨。尋求永續、環保、經濟的能源刻不容緩。太陽能乾淨無污染,但遇上陰天或雨天便要罷工。本件作品主要「以水果電池為基礎,尋求安全環保的電解質;普遍、便宜的陰極、陽極材料;以較小的體積自己製作較大電流與較高電壓的環保電池,並加以實際應用於太陽能車上,作為預備電源,使成為全天候不虞電力中斷的光電化學能車」。

轉吧!測出繞射的精確

本研究成功解析以綠光雷射經過單狹縫產生的繞射光強度分布,有別於一般高中使用之單狹縫繞射實驗教具組,僅能測出光屏上亮暗紋的間距,且可分析之明暗帶數目甚少,進一步思考,這些量測結果皆不為球面波光分佈情形,所以勢必產生誤差。本自製機構加入巧思,建立旋轉平面分析繞射光強度,得到球面波的解,並透過對數放大器電路進行數據處理,可提升觀察解析度至第40亮帶。同時使用的材料皆成本低廉。應用上,可量測未知狹縫之寬度。另有鑑於市售之儀器價格昂貴,若此機構可以透過推廣量產,將提升高中課程對於單狹縫繞射進階的認識。

堆肥物硝酸鹽含量對植物硝酸鹽含量的影響

在一次上課時提到蔬菜中硝酸鹽對人體健康的影響,因此提倡有機蔬菜的好處。但學生問到:「老師!我們吃的蔬果中如果本來就有大量的硝酸鹽,那廚餘堆肥出來的肥料,再拿去種植蔬果,難道硝酸鹽就會消失嗎?」因此我們開始著手設計實驗找出答案。結果發現除了自種蔬菜以外,不論是否是有機蔬菜,都含有大量的硝酸鹽,利用水煮加熱後(不濾水)硝酸鹽含量也不會降低。之後,利用這些蔬菜堆肥後去種植綠豆及紅豆,所種植出的紅豆芽及綠豆芽內含的硝酸鹽含量也都較高,可見堆肥物硝酸鹽的含量對其植物生長後內含硝酸鹽含量是有影響的。

喔喔!豆豆先生中毒了?!—塑膠水對豆類發芽的影響

本研究旨在瞭解塑膠製品製成的水溶液對豆類發芽的影響,透過問卷調查與三個批次實驗實際栽種,獲得結果如下: 1. 環境荷爾蒙對植物生長的影響和動物一樣,都是緩慢而長期,由內而外改變生物的生長情況,而非立即性的造成死亡。 2. 由塑膠水的製程到水質檢測,確定塑膠製品部分成分會溶於水中;使用塑膠水種植的豆類,其發芽情況不同於使用常溫水種植的豆類。 3. 小學生對環境荷爾蒙認知有嚴重偏差,應讓其有正確的認知與行為。研究發現塑膠製品容易因高溫水而溶出物質,其水溶液確實會影響種子發芽,藉此希望人們減少塑膠製品的使用頻率,以降低環境荷爾蒙的吸收。

黏黏有魚!魚鱗灰取代水泥砂漿試體試驗

「黏黏有”魚”!魚鱗灰取代水泥砂漿試體試驗」是將魚鱗灰取代部分水泥測其對抗壓強度和抗拉強度之影響,進而瞭解魚鱗灰是否可以取代部分水泥,將其廢物利用,並達到綠建築永續之主旨。同時降低建築工程材料成本並提高經濟效益。前期試驗用未燒結之魚鱗粉,但抗壓強度表現不佳,分析後發現魚鱗內含膠原蛋白對水泥強度並無預期之幫助,因此將其燒結成魚鱗灰,成分為無機磷酸鈣鹽類,實驗結果顯示磷酸鈣對其抗壓強度及抗拉強度都有較佳之幫助。若能結合研發中心萃取膠原蛋白後,高純度之魚鱗灰利用於生醫,而回收廢棄之低純度魚鱗灰作為土木建築材料之利用,相信魚鱗灰水泥將為工程材料史上一項創新材料,並賦與魚鱗回收再利用的新價值。

舞動奇蹟—破譯動能沙擺的終極密碼

Y擺是迷人的科學之旅!來自百貨公司"動能沙擺"的啟發,奇異的圖形深深打動我們的好奇心!它沒辦法用一般的單擺週期來觀察,當它擺出複雜的圖形時,讓很多人都感到不知道如何研究。剛開始進行實驗很迷惑,但是我們仍不怕辛勞,不斷探索其中的奧秘。提出ABH1H2標示法、定義T、Tx、Ty三項測量值,研究在不同象限、擺幅、角度、AB、H1與H2長度變化、擺繩材質、抖動的影響;與傳統的頻率估算法m:n及Java程式比對,得到Ty/Tx取代m:n的新方法,促使我們積極地去探究箇中所藴含的物理奧妙!提出新方法以初始條件-長度(L、l )估算擺圖變化,導出Y擺方程式與重力加速度g,實驗g值與理論g值相比,誤差可在3%以內!最後,請您DIY感受它的美!Trust me,You can make it.