全國中小學科展

依國際科展年度查詢

臺灣

扭腰擺巢-探討褐帶紋水螟蛾幼蟲之保護構造和運動方式

褐帶紋水螟蛾(Parapoynx crisonalis)幼蟲棲息於池塘的水域環境,幼蟲為增加身體浮力使移動更有效率和保護自身避免天敵攝食,而有造巢的行為。無巢水螟蛾幼蟲以毛蟲運動方式前進,但移動速度比有巢者慢。有巢水螟蛾幼蟲移動時,會伸出前端七個體節,左右擺動身體,讓身體與巢以S形的方式移動。有巢幼蟲移動速度,主要受蟲體擺動的角速度影響;幼蟲轉彎時改變的角度,主要受蟲體該次左右擺動之角速度差影響。因幼蟲會攝食自身的巢,因此造巢葉片選擇順序和攝食喜好是一致的。巢具有立體的外觀,可增加巢的浮力;形狀呈橢圓形,且短軸與長軸的比值為0.22,可使巢在水流中所受的阻力較小。

旋轉陀螺-空中Ubyke

觀賞球類比賽時曾思考球的飛行路線為何會突然發生偏轉,產生意想不到的運動軌跡?查詢資料發現「馬格努斯效應」是流體力學中,因「白努力定律」所產生的現象;在壓力差的存在下,會使旋轉的運動球體(圓柱體)產生位置的偏移。我們先利用保麗龍的飄動,驗證了白努力定律中因速度差產生的壓力變化,接著利用2種不同的實驗,證明旋轉的圓柱體運動軌跡會因壓力差而產生路徑的改變;最後我們以「紙杯」來設計實驗,利用橡皮筋來纏繞紙杯並提供飛行時的動力,就像空中旋轉的陀螺。我們利用不同的操作變因,探討運動軌跡的變化,希望找出在空中能飛行更久、更遠的簡易飛行器,如果日後能克服重量的問題,也許不久的將來就能成為空中Ubyke。

消失星星的謎-背景光亮度、水氣、PM2.5對觀測星星的影響

本研究想了解不同因素對觀測星星的影響,我們採用實際觀測及模擬實驗進行研究。 我們發現觀測星星時,地面光害和月暈不會降低觀測到的星星亮度,但濕度、雲霧及PM2.5濃度會降低觀測的星星亮度,這些因素同時會增加背景光亮度,背景光嚴重的地區,背景光增加的亮度更多,使星星和背景光亮度相近,而 星星視星等/背景光視星等<0.8 時,人眼才易看清楚星星。 本研究特色: 1.自製的雲霧實驗腔,能在加壓後能進行絕熱膨脹相關實驗並進行攝影觀察。 2.能依據月相、濕度和 PM2.5濃度,預測本校操場當日夜晚「星況」。 遠程發展是依本研究之方法,繼續觀測不同觀星地點的環境條件,找出關連性,最終設計一個程式,讓人們能「依據天氣預報資料」評估當地的觀星狀況。

雌雄莫辨-蘋果螺繁殖行為之探討

蘋果螺(Biomphalaria glabrata)只吃藻不吃草的特性成為水族世界熱門觀賞螺,但牠繁殖力超強,於是我們針對蘋果螺的雌雄同體身體構造及其特殊繁殖行為進行觀察研究。我們觀察研究每一對蘋果螺繁殖期產卵約二十幾顆卵囊,每個卵囊約有二十顆卵,卵的孵化時間只要十天左右。透過水迷宮設計觀察蘋果螺的求偶行為,在相同的水迷宮下,兩隻會合的時間會變短,代表牠們具有學習的能力。雌雄同體的蘋果螺用主動求偶行為判別雄性蘋果螺,並發現積極求偶行為的蘋果螺會產下較多的卵。透過不同體型的交配組合,得知蘋果螺以雄性器官為優先發育。在產卵條件的研究中發現,水溫在高於25度或低於20度、全暗的環境及水中二氧化碳量濃度高的條件下,產卵率都會明顯降低。

『凸』子跟著太陽走,開啓冷熱電光秀 - 運用毛細現象以太陽能淡化海水系統的設計與製作

本組利用太陽能來淡化海水並以溫差來發電,實驗的創新項目:首次利用棉線的毛細作用將海水引至加熱機構裡,再以菲涅耳透鏡聚焦太陽熱能,蒸發加熱機構內的海水,蒸氣經鋁管自然冷卻,可析出鹽度降低的海水,並同時利用溫差來發電,所以本設備可作為海上之緊急狀況備援,以應製水與用電需求。本組實驗機構有以下功能: 1. 海水淡化:加熱機構在達到可蒸發海水的溫度下,運用棉線的毛細作用與水的蒸發冷凝變化,可產出淡化海水直接使用,或經過重複淡化,最終可以成為純水。 2. 加熱機構之保溫功能:當太陽光短暫不足時,仍可使溫差發電片持續發出電力供緊急使用。 3. 結晶鹽的利用:加熱機構將鹽分結晶保存於槽區,易於取出使用,並簡化保養維護工作。

高分子複合材料的性質、製作與分解

由於塑膠不能在自然情況下順利分解,所以我們在塑膠中添加其他成分使塑膠可以較易分解。我們選定常見的塑膠—熱塑性的耐綸-66。在聚合物的製作過程中添加葡萄糖、澱粉、洋菜粉末以及甲基纖維素,並觀察加入添加物的塑膠在結構上是否有變化?其塑膠在線型時之張力是否有增強?耐酸鹼性是否有變化?由實驗結果我們可以得知含有甲基纖維素之耐綸-66 所能承受之張力強度最高,且其彈性係數也比無添加物之耐綸-66 高出近2 倍;而含可溶性澱粉之耐綸-66 所能承受之張力最小,且彈性係數也最低。此外,進行生物分解的實驗可發現,含洋菜粉末的耐綸-66 分解的速率最快。使用400 倍的光學顯微鏡可發現含有洋菜粉末的耐綸-66 表面與其他耐綸-66 複合材料差異較大,值得進一步研究。;Because plastic cannot be decomposed naturally by itself, therefore, additives needed to be added to facile the decomposing process. Let us choose one common material: thermoformed Nylon 66. During the formation process, add the following additives: glucose powder, methyl cellulose, soluble starch and agar powder. Observe whether adding additives would allow changes to occur structurally, or would the elasticity be improved when exist in a linear state, or even it would form a better pH resistance property. Most importantly, observe whether the decomposing rate has increased or not. According to the experiments, when Nylon 66 contains methyl cellulose, it can sustain the highest tension. Its coefficient of elasticity is 2 times as large as the original one. In terms of the data, we can also observe that when Nylon 66 contains soluble starch, it has the lowest ability to sustain tension. Besides, it has the lowest coefficient of elasticity. And when Nylon 66 contains glucose, it has the highest rate in the process of decomposing. As we look at the surface of polymers under 400 diameters, we can observe that the Nylon 66 with agar powder has some filiferous substance. But we have not confirmed what the matter is. As to decomposing rate, we found that when Nylon 66 contains additives, it could accelerate its decomposing rate. And the one with agar powder has the highest rate of decomposing.

磁性流體在外加磁場下之有序結構與光學研究

本實驗乃研究超順磁性流體薄膜在通入垂直場後磁顆粒的動力學過程,以及排列的結構、磁鍊的幾何性質。我們使用了兩種創新的方法,分別是改良傳統磁性流體製造方法,避免磁性流體因凝聚而造成干擾;另一個是除了以往以電場或顯微鏡探討磁鍊的性質,使用Rayleigh scattering以及光遮蔽的方法,以CCD量測雷射透射光強度的時變率,改變不同變因(磁場大小、磁性流體樣本厚度、磁性流體濃度),由於其結構性質影響了透射光強度,故分析透射光強度與諸變因間的關係,並與顯微鏡下的觀察結果比較,做出磁致散射動力學過程詮釋。

藍色狂想曲-藍晒變色探究

藍晒圖是利用檸檬酸鐵銨與鐵氰化鉀調配成的感光劑,塗在紙上經過曝光、水洗、晾乾等程序,產生深藍色的影像而得名。藍晒圖的成功關鍵有四個條件:(1)適當比例的檸檬酸鐵銨與鐵氰化鉀混合的感光溶液比例60:40,會曝晒出最漂亮的普魯士藍。(2)太陽光是最佳的光源,且藍光是影響藍晒感光的主要色光。(3)最佳的沖洗液是中性1%的雙氧水溶液,顏色鮮明且艷麗。(4)藍晒圖的紙張選擇很重要,我們以紙張的吸水性、紋路、磅數來選擇最適合的紙張,日本水彩紙300磅就是不錯的選擇。藍晒也可以調色,用紅茶、綠茶等浸泡都有不錯的調色效果,藍晒調色也可以淡化、加深。用藍晒法可用來檢測市售抗UV產品的功效,也可以檢測紫外線指數。最後我們用藍晒法製作書籤和相片。

「匿」來順受?「情」何以堪—以情感需求探討青少年之匿名留言行為

本研究旨在探討青少年的情感需求、個人因素(性別、年齡等)和匿名留言動機之間的相關性,並比較不同留言動機是否影響自我揭露面向。研究者以臺灣本島12至18歲的青少年為研究對象,採便利抽樣方式發放紙本及網路問卷,有效樣本共580人。問卷資料以描述性統計、相關分析、單因子變異數分析和迴歸分析進行檢定,結果顯示:青少年的情感需求和匿名留言習慣與動機呈正相關。而青少年在個人抒發情感時,留言內容沒有特定正向或負向,且會增加留言數量與完整度。但青少年將留言動機建立於他人時,留言內容會偏負向,試圖以此獲得回應或影響他人對某人、事、物的看法。最後,本研究根據研究結果提出相關建議,供教育界、輔導單位和後續研究者參考。

過橋問題

「過橋遊戲」規則為有n個人要過橋,他們過橋的速度皆不同,每次2人過橋,過橋的2人中秒數較多的人為該次過橋的秒數,過橋時有人要提燈籠,但燈籠只有一個,所以每次過橋後對岸需有1人提燈籠回到橋頭,和剩餘的人過橋至對岸,直到所有人都過橋。 本研究討論出過橋秒數不一時的最簡走法通式,再由結論推算出秒數為等差、等比、階差規則走法公式。