第54屆--民國103年

我們在生物專題課，進行水生生物觀察，通入電流後，發現在電擊板上有稠狀物，置於於顯微鏡下觀察，主要是由微囊藻所組成。銅綠微囊藻 (Microcystis aeruginosa) 及綠球藻 (Chlorella vulgaris-KP) 為台灣淡水水域常見的藻體，一般水質淨化的方式是以加入氯離子殺菌、活性碳吸附及臭氧降解法，存在許多風險與無法解決的問題。因此，我們希望藉由物理方法吸附水中過度增質的藻體。本實驗利用細胞膜上電位差的原理，以自行設計製作電擊裝置，對少量的藻體進行電擊，發現它們明顯吸附於電擊板正極處。進一步製作淡水養殖模型，取樣校園嚴重優養化的水體，持續五天電擊，卡爾森優養化指數 (CTIS) 由99.8降至47.0，水體的總磷量降低、葉綠素a含量下降、透明度上升，證明水體電擊能有效淨化水質並降低優養化。

本實驗的目的在尋找初步檢測市售食用油是否純正的簡易方法，讓消費者能自行把關油品。我們利用自製光譜儀，分析市售食用油、模擬混合油以及銅葉綠素摻入油品的光譜特性。 實驗顯示各種油品皆有其特殊的光譜，可藉此初步判斷油品種類。在混油實驗中，油品吸收峰的吸光度與濃度的關係符合比爾—朗博定律，可以推算未知油品濃度。我們分析銅葉綠素的光譜特性，發現銅葉綠素和橄欖油中葉綠素a的光譜特性不同，故可辨識出橄欖油中是否添加銅葉綠素。另外，我們抽測了八件市售特級橄欖油，發現其中有兩件與標示不符。 實驗結果顯示，自製光譜儀可初步判別十二種油品、特級初榨橄欖油的混油濃度、芝麻油的混油濃度，以及辨別油品中是否添加了銅葉綠素。

彈簧有貯存能量與降低震盪等功能。藤本植物莖細長，利用似彈簧的卷鬚纏繞物體得到支撐。採集南瓜卷鬚，測量形態可知其結構分為基部、末端螺旋，中間以逆向纏繞區相連，兩者的長度、圈數、莖直徑無顯著差異，但基部螺旋的螺距與螺寬較末端大。利用公式導出卷鬚彈簧指數C，結果基部C值較末端大，具顯著差異，顯示基部螺旋較易產生形變。施加外力於卷鬚探討基部、末端螺旋的形變情況，以獲得卷鬚彈簧常數k，結果與理論推導相同。綜合理論與實測結果可知：若將基部、末端螺旋視為串聯彈簧，當植物體受外力干擾時，卷鬚吸收能量後，末端螺旋可降低震盪避免脫落，而基部螺旋能產生大幅度的擺動，幫助植物找尋新的攀附物，以獲取更多陽光與生長空間。

藉由史隆巡天系統(Sloan Digital Sky Survey；以下簡稱SDSS)對147,920個星系的觀測，Dr. Iskra Strateva等人(Strateva et al. 2001；以下簡稱 S01)發現紅移(z)小於0.3的星系可分為偏紅及偏藍兩族群。並且，假設星系距離愈遠、紅移愈大則視星等愈大，S01分析推論偏紅的星系族群紅移愈大則愈紅，符合都卜勒效應結合哈伯定律對紅移的預期；偏藍星系族群則紅移愈大愈藍，與並不能單純以都卜勒效應解釋。S01解釋高紅移的偏藍星系族群恆星形成較活躍，多新生成大質量的恆星使得星系整體色澤趨藍。 S01分析並未直接採用星系紅移數據。因星系亮度與紅移的相關性尚受其他要素影響，使得S01的結論仍有不確定性。我們下載SDSS提供的573,688筆星系紅移數據，發現該樣本不論是偏紅或藍的星系，皆符合紅移越大越接近紅色的趨勢。

搜尋資料和文獻中，發現行軍蟻主要分佈於南美洲及非洲，如非洲的矛蟻（Dorylus orientalis）及中南美洲的鬼針游蟻（Eciton burchellii），在亞洲地區並不多見。但在大頭家蟻屬（Pheidole）中的有「亞洲行軍蟻」之稱的熱帶大頭家蟻（Pheidole megacephala）卻有類似行軍蟻的行為。我們這次的實驗主要是在觀察熱帶大頭家蟻所表現出來的行軍蟻行為，發現有許多相同處如：在獵食時，熱帶大頭家蟻的兵蟻會在兩側保護工蟻；如果遇到具攻擊行為的外來物種，熱帶大頭家蟻的兵蟻會趕在工蟻前進行攻擊。而且，我們試著利用熱帶大頭家蟻來防治紅火蟻，發現兩種螞蟻在同數量的情況下，熱帶大頭家蟻並不具有抵抗紅火蟻的能力，但仍值得我們深入研究。

本研究透過電解含有硫酸根溶液的實驗，瞭解生活中以不鏽鋼為材料製造的產品，是否含錳過量的情形，並且藉由實驗改善調整檢驗之精確性與方便性。 實驗目的著重於簡易性和安全性，從不鏽鋼的相關文獻開始，分為十二個部分，經由實驗操作觀察，發現含有硫酸根的溶液，在不鏽鋼中電解後和錳離子反應成桃紅色的硫酸錳，最後選擇9V的電壓及5%的硫酸鉀溶液為合適的檢驗工具；進而設計檢驗的試紙，ok繃為合適的材質，經由實驗的設計，電解時加1毫升的水於檢驗試紙中，即可檢測不鏽鋼含錳情形。 最後實際測試不鏽鋼產品，檢測實驗的可靠性，從SGS的檢驗報告和研究的實驗結果進行核對，發現確實可以使用此實驗方法檢驗不鏽鋼產品含錳量是否過高。

校園中的二種糞金龜為地道型之糞金龜，分別為三瘤糞金龜及紅斑糞金龜。二種糞金龜皆有性別二型性，雄成蟲頭上有角，而雌成蟲則無角；在雄性糞金龜中又有形態二型性，體型較大的雄成蟲有角，體型較小的雄成蟲則短角或無角。二種糞金龜成蟲不同體型之雌雄配對，育兒糞團的數量與親代體型大小無顯著相關。體型較大且有角的雄蟲協助雌蟲築巢，會增加育兒糞團的重量及體積。若交配完即移走雄蟲，在無雄蟲幫忙的情況下，育兒糞團的重量則與雌蟲體型大小成正比。體型較大的雄蟲與雌蟲配對能製作較大的育兒糞團，而較大的育兒糞團能培育出體型較大的子代。所以，二種糞金龜的雌雄成蟲合作築巢之行為皆可增加其生殖成功。

透過六年級「簡單機械」中的槓桿原理製作一台小型的投石器，來瞭解是否真的能像「王者天下Kingdom of Heaven」電影中的投石器那樣神奇，一投就能準確的命中目標。閱讀過其他人所做的研究，我們決定不以彈力來做力的輸出，而以載物的重力來當做力的輸出，以改善彈力不穩定的問題，以達到精準投擲，並用這次科展來實作驗證。 第一、二個實驗，利用改變載重和抛出物來探討，抛出物落地的距離。 第三、四個實驗，利用改變載重和抛出物的力臂來探討，抛出物落地的距離。 第五個實驗，利用改變投石器的高度來探討，抛出物落地的距離。 第六個實驗，利用投擲桿的角度來探討，抛出物落地的距離。 第七個實驗，瞭解影響我們製作的投石器準確度因素，並加以修正。

本研究藉由資料蒐集了解離岸流的成因與影響，並透過實地探訪得知旗津地區離岸流的概況，發現民眾缺乏離岸流知識，在身處海島國家的我們應是一項警訊。 研究中發現在海岸前灘旁出現有低凹處的沙灘較容易出現離岸流，當波浪與海岸沙灘的夾角越小時會較明顯。波浪較大時、海水深度較深及沙灘的坡度較大時，離岸水流也都會較強。 我們經實驗發現：離岸流通常會在離岸邊一段距離的位置出現，在不同條件下出現在離岸邊的距離並不一樣，當海水較深或波浪較大時離岸流出現的位置會較靠近岸邊，值得注意。發現如果設置離岸潛堤，離岸流會在離岸邊較遠處才發生，顯示設置離岸潛堤有阻擋離岸流出現位置的效果。

本研究主要在探討水平軸與垂直軸發電機的影響因素，與發電效能、啟動風速、風向範圍的比較，藉此找出較佳的發電模式，提出相關建議做風力發電設置的參考。經過一連串研究，我們暸解以水平風車來說，葉片角度15度、翼樑角度0度、較短的翼樑(也要考量馬達啟動扭矩)、翼樑2~3軸、螺旋槳升力型的扇葉發電效果最好。而以垂直軸發電機來說，打蛋型發電效能佳，但啟動風速高，需要加裝桶型葉片來降低啟動風速，葉片寬窄比例以10.5cm*13cm發電效能較佳。比較起來螺旋槳型的水平軸風車，發電效能優於垂直軸的打蛋型，如果以大馬達來啟動，發電效能會明顯提高，此時要考量葉片扭力問題。最後我們做出發電31V兼具升力與阻力效果的水平軸葉片，讓10顆3V LED發出亮光！