全國中小學科展

依國際科展年度查詢

臺灣

黑水虻之藥不藥由你-添加達滅芬及抗生素模擬黑水虻食料作為藥物殘留之研究

隨著養身觀念提升,不少小農採自給自足的方式耕作經營,利用黑水虻處理自家廚餘→再將幼蟲餵食雞鴨→雞鴨再供人類食用。如此簡短的食物鏈,若餵給黑水虻幼蟲的食料中含有農藥或抗生素等,殘留於蟲體內,再使用含有有害物質的黑水虻幼蟲,餵食雞鴨,再由人類將餵食黑水虻幼蟲的雞鴨吃下肚,是否會造成食安的問題? 由研究結果顯示,經由黑水虻幼蟲處理過的生廚餘及有機質,達滅芬會殘留在虻糞、蘇力菌會造成黑水虻幼蟲死亡、四環黴素會殘留在蟲體內,對於要使用黑水虻處理相關廢棄物時,應妥善依不同餵養料先進行不同處理方式,勿讓可能存在的有害物質進入食物鏈,希望未來能應用在各種農業方面上,達到綠色環保的效益又能免於陷入食安問題之窘境。

原來社交距離可以這樣排

因應疫情,為了知道社交距離在矩形裡可以怎麼排最多人,我們先從面積小的矩形範圍去排,試過正方形排列、三角形排列等方法,試著從中找出最密排列的規律,接著再慢慢的把矩形加長加寬,使面積加大,試著用不同的排列方式去堆疊,最後可以依照條件去計算任意矩形,使用推移法、補隙法等,得到優化緊密度的方法。

改變流體速度的通道 – 特斯拉閥

本研究主要針對特斯拉閥的概念自製通道,探討通道擋板以及通過液體對於順、逆流差異進行探討。我們使用車床切割壓克力形成各式通道,並拍攝流體經過的過程、計算流體的順逆流差異。結果發現:以擋板形狀及排列方式而言,交叉三角形的順逆差效果最好;通道寬度則是寬度越寬流速就越快,因此擋板凸出程度越多流速就越慢,且凸出程度越大,順逆差異就越明顯、擋板間距在 2.8 ~ 3.2公分時順逆差異最佳;水溫提高雖有助於提升順逆差,但卻會因流體寬度變窄的影響而效果變差;流體的黏度愈小,順逆差異就愈明顯。

找回消失的正N邊形

本篇作品旨在探討已知平面上 個點,分別落在正 邊形的各邊上,能否藉由這 個點找出正 邊形?而找出的正 邊形是否唯一呢?我們利用數學繪圖軟體Geogebra結合國中所學的幾何尺規作圖觀念作圖,從正三角形開始探討,進而延伸到正方形、正五邊形、…、正八邊形,最後探討至正 邊形。 作圖探討後我們發現當邊數較小的時候,可以透過平行或是邊長相等的概念畫出正多邊形;但邊數較大的時候,就需要透過圓內接多邊形的性質才能畫出正多邊形。我們透過圖形也發現平面上只要給定 個點,即可畫出正 邊形,且除了正三角形畫出來的不只一個,其餘的正多邊形都只能畫出唯一一個,最後我們利用三角形的全等及圓內接多邊形的性質證明之。

自製天然漢方賦活洗髮液—探討洗髮精製作

天然中草藥是東方人崇尚的健康養髮方式,於是我們萌發了自製漢方洗髮精的念頭。我們先以市售洗髮產品訂定檢測洗髮精的標準,再以胺基酸起泡劑做為基底混合椰子油或弱酸性起泡劑測試不同比例洗髮精基底的清潔效果;結果顯示出:添加椰子油起泡劑比例越高時,去油力與去汙力都會增加,但沖洗的時間也越長,需耗費更多的清水才能洗乾淨。添加弱酸性起泡劑可增加起泡力,而去油及去汙力,則在添加比例至5%時,清潔的效果最佳。我們於是決定用胺基酸起泡劑25%搭配弱酸性起泡劑5%的比例,做出洗髮液基底,並用皂莢、何首烏、當歸及乾薑熬煮出來的萃取液取代原本的水,再利用食鹽來增加洗髮液的稠度,調和精油來滋潤髮絲,便製成了天然漢方賦活洗髮液。

廢木屑的春天~探討前處理提升木質纖維醣化效率

本研究找出木質纖維廢棄物更環保的前置處理方式:木屑過篩縮小粒徑再利用低濃度硫酸、鹼性過氧化氫溶液二次處理,可以提高酵素水解木質纖維效率,且有效抑制不利於酒精醱酵的「羥甲基糠醛」產生。本研究控溫在100℃以下,酵素水解48小時最高達到84%的纖維分解率與57.2%還原醣產率。實驗設計可以大幅減少金屬離子廢液產生與耗能,也能提升目前業界常用酸處理的產醣效率。實驗發現複合式前處理藥劑的濃度最高只需3%且處理時間一~兩小時,可使還原醣產率比酸前處理增加30%。研究中的前處理用於鉛筆木屑和乾燥的果菜廚餘粉末,也都能達到73~83%左右的纖維素水解率,證明研究設計的複合處理木質纖維高效且節能環保。

幾何配數歸,碰出新滋味

本研究主要在探討正多邊形翻摺時,其摺邊與邊所圍成三角形周長的規律。原題目如下:「給一正方形ABCD、將A摺至(CD) ̅上任一點E,翻摺過去的(AB) ̅與原(BC) ̅交於F。試證△CEF的周長為正方形邊長的兩倍。」 本研究先以軟體觀察數值,發現其規律在奇數邊形與偶數邊形時不同。正奇數邊形折點左右兩三角形相加值與多邊形邊長的比值為定值,其值與多邊形內角三角函數值有關;正偶數邊形折點右邊的三角形周長為邊長2倍,且摺點、原多邊形頂點與線邊交點的角度也與偶數的邊數有關。除此之外,也找到了正多邊形翻摺後所形成之各三角形周長在適當配組後,其和有定值的不變性規律,及推廣摺到任意邊上,其三角形周長和或差為定值的規律。

以SPH模擬螺旋星系旋轉軸角及其影響星系碰撞結構之關係探討

星系的碰撞機制屬星系演化中非常重要的過程,目前研究多以星系質量比、速度等變因如何影響碰撞後星系性質為主。而本研究認為星系旋轉軸角也是影響星系碰撞的重要因素之一,故以SPH模擬螺旋星系旋轉軸角度對星系碰撞結果的影響。分別模擬以角度單變因,以及搭配其他參數之多變因情形。 根據模擬結果,發現兩初始星系在直接碰撞(撞擊參數等於零)時,若以碰撞角、初始角差異近似於0度以及180度時搭配高速低值量比進行碰撞,較能形成低核盤比的橢圓星系。間接碰撞時,若旋轉軸貼近速度軸、兩初始旋轉軸夾角小,以及初始盤面平行等情形下,較能形成低核盤比的螺旋星系。 本研究也發現碰撞後星系長軸分佈聚集於0與180度區域,可用來探討橢圓星系軸向問題。最後,本研究以核盤比作為新式星系碰撞分類標準,建立螺旋星系演化機制的參考。

以腦波實驗探討音樂對於高中生學習專注度及成效之影響

研究者身為高中生,平常看到同儕在讀書時會聽音樂,我自身有時候也會有這個習慣,但常聽師長叮嚀我們,讀書不要聽音樂,因此透過此次研究來瞭解高中生聽音樂對於學習專注度之影響,並探討學習成效是否有相關性。根據蒐集了190份網路問卷發現,大部分的高中生都有讀書聽音樂的習慣,但他們知道自己的問題點,像是算數學或默背課文時,就有許多學生是不聽音樂的。此次研究另針對30位高中生來進行腦波分析實驗,根據研究結果顯示,大部分的高中生,不論在讀書時聽哪一種類型的音樂,其專注度及學習成效皆有明顯提高。其中,又以古典音樂對於學習專注度及成效最明顯。因此,高中生邊讀書邊聽音樂不是一種壞習慣,反有助於高中生提振學習專注度及成效。

「形」之互動,隱「力」再「線」

本研究探討懸浮裝置中心軸線、邊繩與載重的關係。透過改變中心軸線與邊繩的夾角、距離,找出影響裝置平衡載重的因素,並透過中心軸綁彈簧及使用彈性包裝繩代替棉繩,觀測載重時張力與拉力的變化,並自製搖晃振動裝置突破平衡與載重兼顧的測量困境,以破除反重力的迷思,找到增加平衡載重的方法,結果如下:一、裝置上下底層的材質會影響平衡與載重的結果,以壓克力條製做最佳。二、中心軸線的位置、邊繩與其夾角會影響裝置平衡與載重。三、裝置維持平衡最少綁2條邊繩,而中心軸繩與邊拉繩的數量越多,可承載重量越重。四、利用懸浮裝置與斜張橋概念研發雙臂懸浮跨河大橋、懸浮吊橋及雙臂輕軌,以達疏通交通兼顧使用、美觀之效。