全國中小學科展

臺灣

「毒」善其身 ─ ─ 探討植物的毒他作用在 空心蓮子草與大花咸豐草的防治和農業上的應用

近年入侵外來種植物問題嚴重,造成農業損失,我們也在校園中發現某些樹木下方有雜草不易生長的現象,透過文獻探討得知許多常見植物皆有毒他作用。因此決定將其應用在雜草抑制層面,我們萃取常見植物(樟樹、榕樹、鳳凰木、金絲竹、血桐)的葉,施澆在作物(小白菜、九層塔及綠豆)和入侵外來種植物(空心蓮子草及大花咸豐草),觀察其萌發率和生長狀況。從實驗結果得知有些植物之毒他物質萃取液,能抑制入侵外來種植物而不影響作物生長,同時也利用土壤分析技術證明毒他物質不會影響土壤pH及電導率。本研究旨在找出種植不同作物的最佳雜草抑制方法,找出最適合之植物毒他物質萃取液種類與濃度,並發現毒他物質會影響植物根毛和維管束細胞的生長。

黏土會唱歌—利用自製導電黏土搭配電子材料製作音樂黏土可行性之研究

從導電黏土的製作原理,意外發現利用電阻差異製成的音樂鉛筆玩具,於是激發想像力要製成音樂黏土電子琴。本研究企圖尋找製作導電黏土與絕緣黏土條件,並利用材料組合的電阻差異製作音樂黏土電子琴。研究發現,1. 自製導電黏土是可行的,比較不同的電解質,加鹽是比較好的選擇。2. 導電黏土採用中筋麵粉且不需加糯米粉較佳。3. 絕緣黏土的則適合加入糯米粉,並以橄欖油取代水。4.以導電黏土與絕緣黏土,搭配簡單電子材料可完成發光電路。5. 以IC NE555P製作音樂黏土加微量的純水調音,可有效增加黏土發聲音頻範圍。6. 用arduino可程式化將電阻值轉換成音頻的方法,能穩定發出固定音階,能製作音樂黏土電子琴。

燈下藍~自製燈箱的藍曬研究

本研究在利用實驗法了解影響藍曬圖效果的因素。為使光源穩定且可操縱光源強度,故自製藍曬燈箱進行實驗;為客觀表述藍曬圖的品質,以色差儀測量,發現ΔE 值與藍曬圖品質有很好的相關性。 我們用 6 瓶裝紅酒木箱、7 組 T5 UVA 黑燈管、壓克力板隔開燈管與曬布、黑色 橡膠墊阻隔箱子內外光線進出。得到自製燈箱曝曬 15分鐘效果良好,並以此進行實驗。發現布料質量密度大、經緯密度大、單股平紋織法、厚度小有利於藍曬圖品質,而與吸水性、彈性等較無關;感光液在第二天、燈管亮數多時,藍曬圖效果較佳;定色劑以食醋效果最好;並發現藍曬圖不適合印在要常清洗的衣物。研究過程中意外發現感光液在第 30小時左右吸光度最大,表示溶液中檸檬酸根的濃度達到最高。

AI時光機-利用照片轉換技術重溫在地歷史

目前網路上流傳許多使用人工智慧修復照片的網站或應用軟體。然而,由於這些訓練資料多數來自國外,導致修復台灣「本地」照片的效果欠佳。此外,許多老舊照片因氧化、潮濕而泛黃,使得修復程序比起修復純黑白相片更加困難。因此,本研究旨在建立一個專門修復本地照片的機器學習模型,主要分為以下三個部分:首先,使用機器學習模型對老舊照片進行修復,包括著色、去模糊化和降噪;其次,分析使用不同比例之有色調照片(模擬泛黃照片)訓練模型的效果;最後,研究不同的修復順序(著色、去模糊化、降噪)和模型執行次數對照片修復效果的影響,發現「著色、去噪、去模糊化」的順序修復效果最佳。

智慧桌球練習機:以Arduino為核心之創新設計

本研究主要是以Arduino為核心,製造出穩定度高且能自由開發各種智慧練球功能的桌球練習機。我從小喜歡動手拆裝機器和寫電腦程式,我的好朋友是桌球校隊,他希望擁有一台自己的桌球練習機,但是市售機器很貴,於是引發我的製作靈感。我以Arduino控制無刷馬達和伺服馬達閘門,使用 3D列印製作機身,再以手機藍牙App控制練習機,能發出不同速度的直球以及左右旋球,最後我加入腳架旋轉Arduino套件、人臉辨識及智慧練球模式(發遠身球及隨機出球功能)。穩定度的測試結果顯示:直球落點和左、右旋球皆穩定;選手測試心得都覺得新奇有趣。本研究的特點是首創智慧練球功能,兼具模組化、快速組裝、輕便、便宜、發球穩定的優點,可作為桌球校隊訓練設備。

菇的!GOOD!保養品─蕈類萃取液之研究

餐桌上美味的菜餚不乏菇類料理的出現,對於「菇」,我們常常與養生做聯想,因其富含營養物質,所以市面上許多保健食品都是以蕈類製成,但僅侷限於吃,較少擦在皮膚上的產品,因此我們想要探討蕈類萃取物拿來作為保養品的潛力。從研究中我們發現蕈類富含碳水化合物,也在萃取液中測得糖類,結果顯示蕈類萃取液可以提升肌膚含水度及肌膚彈性,藉此達到保濕的效果,這與糖類具有保水能力有關,且以玫瑰菇及柳松菇的萃取液效果最佳。但萃取液pH值並不適合長時間塗抹在人體肌膚上,所以如果要將萃取液作為化妝保養品,可以另外添加天然酸性的物質,我們也期許未來蕈類萃取液可以「廢材再利用」,萃取不會食用的下層蕈柄,將其運用在化妝保養品上。

來自鄒族的科學鳥羽箭-探討鳥羽箭的氣動流體力學與聲學之研究

鳥羽箭為鄒族獵人必須學習重要的狩獵技術,蘊含流體力學知識。經由耆老的指導鄒族鳥羽弓箭製作,發現鳥羽弓箭的確可以增加射程及準確率。接著進行最佳化探討,研究發現如下:(1)製弓要使用4節桂竹,(2)箭長度最佳為使用90公分箭竹,(3)最適合黏貼藍腹鷴羽毛於箭尾,(5)射擊的角度0o與45o有最遠的射程,箭尾增加射程及準確率也可於小型鳥羽箭射擊模型被證實。接著探討藍腹鷴羽毛作為箭羽的優點,經實體實驗及模擬實驗相互比對,發現藍腹鷴的羽毛具有穩定流場的功效,藉由實驗分析圖我們發現藍腹鷴鳥羽相較於其他羽毛有較高的風速,產生自較強氣流,紊流卻可減少,降低噪音。以上特點均可提高獵人狩獵成功率,同時支持原住民族科學也可以被西方科學證實。

水階

此主題是探討水在傾斜表面上流動時所產生的水階現象。實驗結果,表面傾斜角度、單位時間的水流量、水的流速、表面粗糙度及表面材質等,皆會影響水階現象的產生。表面粗糙度越大,水階現象越明顯,水階是因為前方的水流流速因為摩擦力變慢,而後方水流追上前方,累積的結果就產生了水階現象。板子傾斜角度介於3度到60度之間皆會產生水階現象。傾斜角度越大時,其產生水階現象時的最大水流量值,卻顯著變小。原因是傾斜角度較大時,將造成水流速較快,若再加上水流量較大,大量的水就會相互覆蓋而無法產生水階的現象,因此角度大時反而要小的水流量才能顯現出水階現象。表面若為疏水性材質,造成水流集中而無法擴散流動,亦無法產生水階現象。

「柚」〜「果」然來電!

進行水果電池實驗時,蒐集相關文獻得知,大部分水果電池測得電壓相差不大,產生電流也不大,心想也許是不同水果電池的內電阻太大而影響發電效能,因此嘗試加入不同角色添加物減少內電阻,及碳化電極延長電池壽命等,提升其發電效能,進行一系列實驗發現: 一、大部分芸香科水果果汁產生的電功率較高,其中葡萄柚汁電池發電效能較佳。 二、以40mL葡萄柚汁加入60mL石花凍液比例,製成「柚見石花凍電池」的發電效能最佳。 三、以赤血鹽水溶液加入葡萄柚汁,能降低「柚見石花凍電池」內電阻提升其發電效能。 四、將電極片鎂鋁片碳化,能延長「柚見石花凍電池」的使用期限 。 五、應用改良之「碳化柚見石花凍電池」能製作易攜帶、電力持久的「柚時鐘」。

染布之變─植物移印染和槌染的對比和變化

為了研究植物移印染或槌染的染色結果,我們選擇植物的花瓣和葉子所得到的實驗結果如下:(一) 植物移印染花瓣的染色效果比葉子好。(二)布的濕潤度會影響花瓣在移印染上的染色結果。(三) 移印染或槌染都適合先將布媒染,呈現的染色結果較好。(四)移印染和槌染在胚布、雪紡紗、棉麻的染色結果,以豆漿當媒染劑的效果最好。(五)不同的花瓣在小蘇打水當媒染劑下,染色結果會變色或顏色不見(六)移印染或槌染產生的廢水少,對生態環境的永續發展比傳統的藍染好,也比較不會浪費水資源。