全國中小學科展

第52屆--民國101年

「震不震」的住

本研究是探討與地震相關的阻尼器現象,並運用簡單的器材來設計簡易的地震模擬振動平台來測試阻尼器的效用。實驗是用台車、彈簧、樂高積木板來建構地震模擬振動平台,樂高積木來建構建築物模型,砝碼來模擬阻尼器,結果如下:一、利用彈簧拉力,讓地震模擬振動平台能水平來回擺動,模擬水平移動的地震。二、懸掛式砝碼(似擺錘)能減少建築物搖晃情形,且砝碼移動方向會因慣性而與建築物移動方向相反。在改變砝碼重量的實驗中可以發現砝碼越重,越能減少建築物搖晃的情形。三、固定砝碼重量,改變砝碼位置的實驗中發現,砝碼擺放位置越高,越能減少建築物搖晃的情形。實驗結果可用以解釋台北101大樓中重達680公噸大圓球阻尼器設置於88-92樓的原因。

葉子上癭了-水黃皮瘤節蜱的生命故事

首次見到如此奇特-葉子上長了一根棒棒糖,後來發現原來是蟎蜱造成的植物癭,在自然科學研究領域迷霧重重,節蜱與植物演化故事做深入研究主題想必有趣。首先由生態棲地植物調查開始,瞭解哪些植物有蟲癭,聚焦研究其是否會生長在其他植物上及其生長歷程,續觀察環境因素的影響,最後深入研究內、外在結構,並針對酸鹼性及蟲蜱特徵等做分析。具有蟲癭的木本植物比例高多生長於營養器官,陽光對蟲癭生長有利,生長周期分四期,數量多易觀察具寄主單一性,蟲癭與葉子具相似、相異結構,分析蟲癭與植物屬於何種共生生態機制。最重要是學會在都市叢林觀察微宇宙生態奇蹟,尊重自然萬物,由以人為主的環境倫理價值觀轉化成以生態為主的環境倫理價值觀。

終極風車

風力發電的發展是我國即定的能源政策,但目前所建置的百餘座風力發電機,似乎成效不佳,也未達預期目標,最近國內媒體陸續報導風力發電的負面消息,更有專家提出應放慢腳步,適合國內環境使用的風力發電機尚待研究開發。我們研究改良較不受重視,一般認為效率不佳的阻力型垂直軸風車,我們希望倍增它的輸出動力,更重要的是它將更適合台灣的風場條件。

係『金』ㄟ-綠水螅作為重金屬污染生物指標之研究

本研究以綠水螅為指標生物,研究綠水螅在鉛、銅、鋅、鎳等重金屬毒性下的生理反應。四種重金屬對綠水螅的LC50(30min)分別為:鉛(11.43ppm)、銅(0.78ppm)、鋅(4.40ppm)、鎳(6.12ppm)。各重金屬對綠水螅的致死率隨著濃度的增加而上升,此外重金屬會造成細胞毒性,使綠水螅的觸手及管狀體產生防禦性的退縮反射且活動力減弱,體壁上則有刺絲胞被誘發及皮肌細胞膨脹的現象,顯示體壁細胞已偵測到微量重金屬並產生生理變化。重金屬毒性亦干擾了水螅的再生作用,影響細胞的分裂與個體自癒能力。若混合兩種以上重金屬,會引發加乘的交叉毒性效果,綜合上述結果,可知綠水螅偵測重金屬毒物的敏感度及生理反應的差異性,提出綠水螅作為水質重金屬汙染的指標生物。

輕鬆「袋」著走

上數學課的時候,老師教我們如何計算體積和容積。為了加深學習的印象,同學們利用下課的時候,計算各式各樣文具及簿本的體積,並利用上完課的大字報,摺出各式各樣大小的紙盒,來貯存各式各樣的文具及簿本。但是經過幾天的觀察後,卻發現這些紙盒並不實用,不但不方便攜帶,而且也很容易破損。正當大家陷入沉思的時候,突然有同學發現,佈告欄上的林林總總的宣傳海報和回收的壁報紙,似乎比大字報更耐用,如果再加上提把的設計,就可以帶著走,不但可以資源再利用,而且更貼近生活需要。在經過不斷的努力蒐集資訊及不斷觀察、試驗和改良後,終於利用學校佈告欄的回收紙,設計出符合自己使用需求的紙袋。

聲聲不息-聲波對於植物發芽率之影響

本實驗在證實低頻聲波對植物種子的催芽作用。我們的結果顯示,與對照組比較之下,800Hz對於土耕小白菜發芽率平均增加了40%,1300Hz對於水耕小白菜發芽率則平均增加了30%,200Hz對於綠豆、苜蓿、小麥發芽率分別增加了7%、22%、17%;在響度50~90dB之間的催芽效果差異不大,且須使用5小時以上才具有催芽效果;我們也將聲波催芽與化學催芽比較,發現兩者可以同時使用並有疊加的效果,並且聲波催芽單獨使用時催芽效果比化學催芽來得好;而探討環境聲音對種子發芽的關聯性,發現在環境中,種子發芽的條件除了光照、水分,聲波(振動)也是很重要的條件。最終探討聲波催芽的成因,發現與種皮的破壞並無關係,因此推論低頻聲波造成的振動具有影響種子體內分子的效用,進而有催芽的效果。

宜蘭外海條狀雨帶成因探討

觀察逐時雷達迴波圖之後,我們發現冬末春初時節,從傍晚到凌晨這段時間是一條狀雨帶的「好發期」,這條狀雨帶並非由鋒面或其他已知的天氣系統引起,故我們想研究這條狀雨帶強度與其氣候環境間的關係。先定義出條狀雨帶常出現的範圍,並利用PowerPoint軟體在雷達迴波圖上將此範圍切割成縱19×橫13的正方網格,藉此將範圍中的回波訊號量化。整理向中央氣象局收集來的氣象資料(氣溫、海溫),與回波訊號的量化數據做對照。結果我們發現,以溫差來看,海溫與氣溫的溫差愈大,此雨帶愈明顯;以月份來看,冬末春初是此雨帶頻繁出現的時間。

磁力砲-磁力與能量的探討

本實驗的目的是探討鋼球在磁鐵作用下的效應。本實驗利用「測量臺」與「射出端初速測量裝置」兩個實驗裝置,測量出磁力與距離關係、入射鋼球能量與射出鋼球能量之間的關係。我們以不同的顆數測出射出鋼球所擁有之能量,用不同的固定磁鐵方式比較其能量轉換差異。實驗結果顯示,在經過多組磁鐵加速裝置的實驗後,我們發現射出的鋼球每經過一組加速器,其能量便會等比例增加,這也說明了射出鋼球的能量是具有累加性的。

一線生機-智慧型災難逃生引導系統

本科展探討及製作智慧型災難逃生系統,為解決目前市面上的逃生系統或指示方式的缺點,我們以一個複雜的平面樓層為模擬對象,並以LED串接成引導線形成智慧型的動態導引,主機與導引線之間採無線通訊方式,在樓層各通道及出口處佈線及安裝偵測裝置,依偵測情形分析計算出最佳逃生路線,功能特色如下:(1)建立完整逃生網路。(2)能分析最短且最安全離場路線。 (3)人們在火場中因慌亂容易失去判斷力,因而設計出能提高安全感及逃生速度的導引方式。(4)逃生路線百分百不中斷特性。(5)災情嚴重時,警示原地等待救援指示。(6)資訊中心呈現起火位置、溫度及氣體濃度,幫助救災人員迅速救災的目的。(6)停電照明。

染出新發現-天然無毒白板筆

本次研究主要是要做出一支無毒且不會散發異味的白板筆。發現白板筆其中毒性主要來自於溶劑及顏料,聽說客家的藍染是一種天然染劑,因此想利用它做為白板筆的顏料。實驗結果,我們發現濃縮20倍的藍染書寫效果最好。比較出效果最好的自製白板筆墨水後,我們希望它在書寫時也能散發淡淡清香,因此試著加入檸檬皮和橘子皮萃取出來的汁液,看是否會影響書寫效果,實驗結果是加入檸檬皮的汁液比較成功。最後我們將自製的白板筆墨水裝在彩色筆裡,發現寫出來的效果良好,只是寫到最後會變淡;而自製的白板筆也比一般的白板筆好去除痕跡,耐用性也很好。一支無毒且不會有異味的白板筆,在多次的實驗中,終於誕生了。