全國中小學科展

第54屆--民國103年

花開花飛花滿天-以手機應用軟體色差計探討植物色素對酸鹼與重金屬之色差值可行性

本實驗首創以手機應用軟體:”色差計”與ColorMath 測Lab值,並計算色差值。在自紫甘藍菜、菠菜及甜菜萃取的花青素、葉綠素和甜菜色素液中加入不同pH值酸鹼液及各種不同濃度重金屬水溶液後,將色素放入自製標準光源觀察箱中,使用手機應用軟體測量Lab值,並分析其色差值,發現高、低濃度色素液對酸鹼水溶液及不同濃度之各重金屬液皆有變化,且濃度可偵測準確至1/50ppm。此證明了:使用植物色素檢驗重金屬和溶液酸鹼度為可行之方式。本實驗植物三種色素皆可自生活中之蔬果萃取而得,提供大眾簡便環保又低成本的檢驗方式。

夕陽無限好,「散射」知多少

在開始做實驗之前,只是想拍出美麗的夕陽,後來,提出了疑惑,想要找出是否有規律性質,開始收集相關資料。討論後,受到老師的鼓勵,決定開始作一篇完整的研究報告。原先只想探討為何夕陽顏色的變化有這麼大的差異性,但做了之後才知道,還有很多知識是自己所欠缺,需要去補齊的。隨著收集到的資料從雜亂拼成一幅清晰的地圖,猶如砌牆一般步步築出踏實的感覺,產生了莫大的成就感。 這篇研究或許未能證明出新的理論架構,但卻了解散射為何不在高中教材中,是因為其需要討論的因素是如此多元且難以控制。期待自己未來可以持續進行探討,並希望能利用簡單的量度表瞭解天後氣象與大氣狀況的關係,將它反饋於生活中。

「綠癌」生「綠金」-生態危害植物再利用研究

本研究針對同為世界百大生態危害植物小花蔓澤蘭與香澤蘭進行水蒸氣蒸餾後,利用其蒸餾提取物及殘留物進行再利用研究。實驗發現,小花蔓澤蘭與香澤蘭的精油收率分別為2.32 mL/kg 及 1.48 mL/kg,每克精油還原力與總酚含量分別為13.56±0.90mg Vit.C、7.58±0.77mg G.A. 與17.65±1.28mg Vit.C 、21.48±0.67mg G.A. ;每克精油清除12.25%自由基相當於0.23克與0.52克維他命E;每克精油減少50%油脂中過氧化物能力相當於0.20克與0.19克維他命E,如此好的抗氧化活性可應用於天然抗氧化劑功能的使用。提取物可配製成驅避台灣鋏蠓的防蚊乳液可有將近4小時完全驅避時間;另蒸餾後殘留物也能成功應用於天然植物染及DIY手作紙。經本研究成功的讓原本摘除後只能焚燒的廢棄物有完全的利用價值,真正的讓『綠癌』生『綠金』。

智慧家庭語音控制系統

隨著科技進步,人類對居家生活質要求提高,並強調智慧生活、快速便利與高品質,因此研製一套『智慧家庭語音控制系統』,利用語音 操控所有居家生活電器設備 (例如 :冷氣、電視、收音機、電風扇…等 ),本系統可同時啟動與關閉電器設備,透過各種介面(例如 :藍芽耳機、平板電腦、手機、網路、遠端監控系統…等)簡易操控本系統;經各類行動電子產品與週邊設備,以聲控、觸控與遙控居家電器設備,讓家中有行動不便者、盲啞人士(在平板電腦上貼點字薄膜),享受優質生活品質。本系統可移植各類場所應用,例如汽車中透過語音方式,控制車內設備系統(音響、寫 E-Mail、接聽電話、衛星導航系統…等 ),可避免駕駛者手動操作造成分心發生意外事故。

天氣密碼-雲與天氣預測之研究

我們對天氣的研究前後共進行了二年,在本年段中仍以「雲」作為主角來探討埔里在地的天氣,並進一步對天氣的預測做更詳細的分析。在此略述我們這二年研究的成果:(1).我們發現同屬於高雲族的卷雲和卷積雲大都對6小時後的天氣有高度的指示性,尤其,我們還發現卷雲的AL法則,能預測劇烈的天氣變化;(2).我們發現可以利用高雲族和層狀高積雲來預測冷鋒鋒面何時到來,而且,我們也發現層狀高積雲出現的次數和冷鋒來臨前後的溫度差具有高度的負相關─亦即我們可以藉由層狀高積雲的觀測,事先做好禦寒的準備;(3).我們發現若能結合日月潭氣象站的氣壓、濕度和埔里當地的濕度資料,再經過詳細統計分析,可以對埔里地區的短期天氣做有效的預測。

創新型DSSC積木應用

科技的進步和生活品質提升,加上新鮮人的創新想法,品質上追求使用壽命和損壞的機率降到最低,本作品有DSSC積木創新應用、DSSC積木娛樂。為了節省能源又要讓廣告亮眼突出,我們研究製作一套搭配LED和太陽能板的結合作出的廣告看板。 利用自製的染料敏化太陽電池做為積木創新作品,搭配程式控制電路顯示英文字母【L、E、D】、娛樂玩法【一點、二點、三點、四點、五點、六點】和使用一個大區域電路可搭配不同染料顏色區別【紅藥水粉紅面、紫藥水深紫面】為作品創新與娛樂積木應用;希望透過程式控制外,加上染料敏化太陽能電池來增加壽命並提升使用的時間。

低濃度活性氧是植物在逆境下調控開花的關鍵因子

輕微乾旱會造成植物提前開花。是什麼因素讓植物得知遭受逆境而要開花?實驗結果發現20 mM雙氧水能有效促進阿拉伯芥開花。50 mM維生素C則會有效抑制阿拉伯芥開花。晚開花ft(flowering locus T)突變株噴灑雙氧水後,沒有促進植物開花,因此開花基因FT可能參與活性氧控制開花。以次世代定序方法發現FT及一些開花基因,會受到低濃度活性氧誘導而表現。以即時定量PCR方法證實在活性氧狀態下,這些基因會受到誘導而表現。以FT啟動子驅動螢光基因,發現活性氧會誘導螢光蛋白大量表現。這結果顯示FT確實會受到活性的誘導而啟動。我們的實驗證明,低濃度活性氧可以充當植物遭受輕微逆境下的訊號,促使FT基因及開花基因表現,誘導下游基因群,使植物提早開花。

白皮甘藷西蒙一號塊根抽出物的萃取方法與生物活性之研究

甘藷 (Ipomoea batatas L.) 是世界重要的經濟作物,其塊根或葉部均具有很高的營養價值。「白皮甘藷西蒙一號」來自中南美洲,目前台灣已有種植,被認為具有特殊的營養成分,但仍缺乏科學數據證明其功效。本研究欲探討西蒙一號塊根抽出物的生物活性成分組合,比較分別以95% 酒精 (95% EtOH)、50% 酒精 (50% EtOH) 及去離子水 (ddH2O) 萃取的三種抽出物的生物活性差異。研究結果顯示,ddH2O抽出物所含之多酚類含量比例較高,抗氧化的能力也較好;50% EtOH抽出物則有較高的含醣比例。利用內毒素 (endotoxin) 刺激小鼠巨噬細胞等實驗來探討抽出物的抗發炎能力,得知50% EtOH抽出物具有較好的抗發炎活性,而ddH2O抽出物較不具有細胞毒性。未來將研究西蒙一號對發炎相關疾病的可能影響,並找出西蒙一號塊根主要的抗發炎成分。

海洋酸化對噪音傳播的影響

低頻的噪音能夠順利的穿透海水,而中高頻的噪音因為無法穿透,而音量明顯的比較低。當海水開始慢慢變酸,酸鹼值從8.4降到6.8時,低頻噪音的音量會逐漸變大,而中頻噪音不會有明顯變化。水溫增加時,低頻噪音的音量也會隨著變大聲。因此,當海洋逐漸變酸,酸鹼值及水溫的改變,會讓低頻噪音的音量變大,而影響海中生物。大氣泡袋對於50Hz、150Hz、1000Hz和1000Hz、2000Hz、3000Hz有較好的阻擋效果,主要原因是聲音進入空氣和海水等不同物質造成損耗,以及凹凸不平程度大增加摩擦力因而消耗聲音的能量。

大力士挖糞圖強-探討糞金龜推糞行為之模式

本研究主要以台灣較為常見的推糞金龜(Paragymnopleurus ambiguus)作為研究的對象。結果得知初完成的糞球為一個不完整的球體模樣,而且是類似一個外角30∘,內角150∘的正12邊形,經過推行滾動才逐漸形成一個像圓形的糞球。雄糞金龜體型雖然比雌糞金龜短小,但後腳較長,可以舉起比自己重22.8倍的糞球,甚至比自己重122倍重的糞塊,計算體長與後腳長間的異速生長程度,發現異速生長指數為0.2623、 r=0.4249>0為正相關直線,所以推測,後腳較長的雄糞金龜有能力可以推動較重或較大的糞球。另外不管在平坦地面或者要跨越障礙推動糞球,走越遠,所作的功越大,糞球越重、要舉起糞球,所需的能量與施的力也就必須越大,最後才能將糞球推到沒有干擾的自己居住的巢穴中。