全國中小學科展

第55屆--民國104年

「癭室」了得,硬是了得!探討檬果壯鋏普癭蚋的生態及生物防治可行性

校園芒果葉上所發現的「檬果壯鋏普癭蚋」(Procontarinia robusta),是近年來快速蔓延且危及台灣芒果產業的害蟲。但基礎文獻與防治方式等資料甚少,因此我們進行各階段的型態觀察以建立癭蚋的生活史,幼蟲分為三個齡期,蟲癭則為四個時期。癭室的分布是以同一時間生長的叢生葉為單位,做間隔性分佈;寄生位置以正面葉肉為主。芒果葉的蒸散作用未因蟲癭的發生而有明顯改變;黑色蟲癭的糖含量較一般葉肉組織少且無澱粉反應。令人驚訝的是,一顆小小癭室竟能承受約600公克重。我們也發現癭室內有文獻未提及的赤眼蜂存在,而且癭蚋幼蟲被啃蝕殆盡!防治實驗上,赤眼蜂的寄生時期為黑色蟲癭,人為放蜂能增加癭蚋的被寄生率(25.89%),為檬果壯鋏普癭蚋的生物防治提供一個可能方向。

探究草酸亞鐵加熱產生奈米鐵粉之方法及其應用

一些有公信力網站記載加熱草酸鐵 Fe2(C2O4)3‧5H2O 或草酸亞鐵 FeC2O4‧2H2O,經脫去草酸根與結晶水後,能生成接近奈米級鐵粉,此鐵粉在空氣中撒落時能看到自燃現象,想重複此實驗卻發現困難,開啟本研究動機。購買台灣製草酸鐵與草酸亞鐵,重複數十次都無法成功製造自燃現象的鐵粉。重購日本製草酸亞鐵,卻能輕易製成具有自燃現象的鐵粉。網路資料重複檢查,發現應只有草酸亞鐵能產生自燃鐵粉。但用台灣製草酸亞鐵仍無法成功,用顯微觀察後發現日本製比台灣製粉末顆粒較細且乾燥。台灣製草酸亞鐵經溶解過濾再烘乾研磨後,可提高自燃鐵粉成功率,用顯微鏡確認鐵粉接近奈米級。進一步利用奈米鐵粉與氧氣反應的特性,成功設計出一個簡易量測空氣中氧氣含量的實驗裝置。

簡易版4D浮空投影

浮空投影是將想要投影的物體的影像藉由裝置反射到人的眼睛,四面的透明板可把物體完整的投射出來,產生像是憑空出現的影像,亦真亦假,如同沙漠中的海市蜃樓一般。 這種顯示方式的獨特之處,在於能跳脫一般螢幕的框架限制,是一種需要高度特殊技術與高規格投影相關設備的影像呈現方式。浮空投影獨一無二的無框感以及在觀看時的投入感,將能在觀眾面前呈現令人驚嘆不已的最佳效果。但是市售的浮空投影裝置大部分為3D裝置,而4D的浮空投影價錢驚人,且影像需經過後製才能呈現,無法達到即時播放的目的。 本實驗的研究目的希望利用簡單的家用電腦及網路攝影機將浮空投影裝置的製作過程簡化,以及材料來源的難度降低,將整個裝置的價格降低。

自製簡易可拆&攜帶式濾水器

生物賴以生存的四大要素陽光、空氣、水、養分中,水占了一席之地。水的重要性,不僅是因為它是很好的溶劑、是六大營養素之一、也可調節體溫及代謝廢物。現今國內水資源缺乏,再加上水源的污染相當嚴重,想要在戶外隨時可喝到安心的水很不容易。當備長炭(或竹炭)、麥飯石、過濾棉、明礬、奶粉分裝瓶、蓮蓬頭延長接頭組等這些常見、易取得的濾材及零件組合起來,會有什麼樣的火花產生?只要稍加經過分析及巧思的安排、結構的組合,便可成為一般大眾廣為推行的DIY過濾裝置,既經濟又實惠!在面對水資源缺乏及水源汙染的情形下,民眾可將此裝置隨身攜帶,也可依實際狀況再加以使用。

色視差眼鏡的3D影像成像原理

為什麼色視差眼鏡能將平面圖案變立體,因鏡片為穿透型光柵,光束射入鏡片時,會在紙箱上形成多個等距的干涉點,其中以m=+1最亮,為主要影像,其他較弱的光點會形成數個鬼影。當轉動180度時會得到另一個鏡像,因此左右眼會看到相同影像卻在不同的水平位置,而造成3D效應。以紅、綠、藍光雷射射入鏡片時,以紅光的m=+1點偏移最多,綠光次之、藍光最少,因此來自電腦螢幕的光,不論前景或背景光,單色或混色光,都會由個別的單色光獨立繞射偏折後,混合出各種效果。因此才有不同背景時,繞射後最突出顏色不同。同一種顏色的線條在不同背景色下,會繞射出不同顏色的線條。這些複雜的顏色變化都可以顏色位移模型說明,約90%的準確度。

水稻抗逆境基因SAPK9功能性之研究

植物受到外界環境刺激後可以激素作為傳訊分子,調控植物體內的生化反應.以應付環境中的各種生存壓力。離層酸(ABA)能使種子及芽休眠、抑制種子發育、使氣孔關閉以減少水分蒸散、抑制植物的成長;吉貝素(GA)在種子發芽期間和ABA有拮抗作用。為了更瞭解ABA及GA訊息傳遞路徑,本研究針對抗逆境SnRK2蛋白質激酶家族中屬於ABA強烈活化的第三個子家族於水稻中發現的SAPK9基因進行探討。本研究經由一連串分子生物學技術,從水稻中選殖出SAPK9、建構含有SAPK9的質體,並以基因槍技術分析,得知SAPK9在青稞糊粉層中雖然對ABA誘導的基因表現無明顯影響,卻能抑制被GA誘導的基因表現。

異營性綠藻無光下與葉綠體內共生之探討

植物的根為異營性的角色,所以本實驗挑選異營性衣藻與綠球藻作為實驗材料,探討並比較在光暗環境下,兩種藻類葉綠體濃度(OD值)以及葉綠體內共生關係的改變。實驗結果顯示,綠球藻在全亮的培養下,OD值大約可達2.0,黑暗培養下,OD值可達1.7;透過光暗交替實驗發現,有光轉暗後光密度值下降、暗轉亮光密度值上生的現象。衣藻在黑暗中培養後,其外觀顏色和光照培養有顯著差異;而綠球藻在黑暗中培養與在光照中培養的外觀顏色差異不大。最後我們藉由顯微鏡觀察,推測綠球藻和衣藻的葉綠體內共生機制不太相同。綠球藻分解其體內葉綠體較不需要的廢物排出體外,以度過黑暗;衣藻則是和一般植物較相近,在黑暗中將葉綠體轉換為白色體。

『現代「阿基米德」』驗金術 - 利用電化學電流原理探討合金比例之預測

本研究主要是利用電化學電池的原理,探討不同種類金屬與混和金屬在不同電解液中所產生的穩定電流量,整合並分析電流量的差異,從中得出標準值,且透過修正實驗過程建立研究方法。實驗過程中,除測試純金屬片外,本組亦製作了四類(但其中一類不成功)相同成分不同比例的合金,進行電流測試。 從結果得知,金屬種類與合金比例的多寡在選用的電解液之下,大致呈現出一固定的線性關係,具有數學函數上的意義,則可根據此線性函數,作為測量某未知合金金屬所含有的成分比例之推論。總結上述,我們以純金、18k金、14k金的合金成分比例來做為佐證,同時將此研究方法,稱之為「現代驗金術」。

別開聲面—隔空滅火探究分析

這是對聲音滅火-聲音隔空滅火的可行性提出探討! 來自陳坤龍老師的一段影片,我們探討它的變因,重要的是發現它居然和“琴音滅火”有關。 以鼓式風扇取代嘴巴,飲料杯當共振杯,兩個相同玻璃杯分別當吹氣與接收端。 沒有正對燭火吹氣或是在燭火與吹氣之間有阻礙,那一定不能滅火,這說明一定要有風-氣流的影響;共振杯太高太短都不行,太高氣流進不去共振杯中,太短是風直接吹滅燭火。必須要有共振才能增加玻璃瓶口的氣流振動達到滅火效果。 最後研究以喇叭來滅火,在浩瀚的20~20KHz中找到以170Hz與它相關倍數頻率能順利滅火的。

自製豬油製程之改良

使用水煮法提煉豬油,豬油色澤較淺品質較佳,提油率明顯較低;使用熱炸法提煉豬油,豬油色澤較深品質較差,但提油率明顯較高。由實驗結果顯示,加熱溫度設定在110℃時提煉豬油,可兼顧提油率及油脂品質。我們將家庭用小烤箱加以改裝,歷經第一代、第二代溫控裝置之改良,使其溫度能控制在110℃左右;我們亦改良豬油收集裝置,使脂肪組織流出之豬油可立刻滴出烤箱,縮短豬油停留在高溫狀態之時間。最後,我們進行豬油之發煙點、酸價及過氧化價等檢測。由實驗結果驗證,第一代、第二代改良法所提煉出的豬油,其發煙點、酸價、過氧化價等量化指標,均符合法定食品安全標準,而且與傳統熱炸法所提煉出的豬油相比,其豬油品質更佳。