全國中小學科展

第55屆--民國104年

「陽」「仰」得「意」-探討太陽能板擺設最佳角度

本次報告旨在針對受世界矚目之再生能源「太陽」的分布與太陽能板的最佳吸收角度進行研究。首先我們發現了看似複雜的太陽方位可區分為「仰角」和「方位角」。為了使太陽能板的熱量吸收能達到最佳化,我們透過中央氣象局鄭振豐研究員的協助,了解太陽的移動規律及軌跡,進一步找出公式來協助釐清太陽能板擺設與吸收的關係。我們使用了繪圖法與水平模擬器兩種方法,設定太陽能板的仰角與方位角的兩個變數來推導出兩種太陽熱量吸收公式,計算出太陽能板吸收值公式=cos太陽入射角×cos方位角差,最後將中央氣象局提供之2015年嘉義逐時太陽移動方位角與仰角套入公式,計算得太陽能板擺置的最佳角度為朝正南向上仰37~40度。

潮間帶的過客—海兔之觀察與研究

海兔是種軟體動物,我們共發現六種海兔,分別為大海兔、眼斑海兔、染斑海兔、端邊海兔、條紋柱唇海兔、長尾柱唇海兔。 每種海兔出現的季節不盡相同,眼斑和染斑海兔會在7月時消失,直到12月時才會出現在潮間帶。大海兔、端邊海兔和長尾柱唇海兔數量不多但到12月後偶爾會看見牠們的蹤跡。書上說條紋柱唇海兔會遷移,因此每年不一定會出現在潮間帶。 圖鑑寫海兔會連鎖交配,但在我們觀察中只有明顯季節性的染斑和眼斑海兔才有連鎖交配的行為,至於條紋柱唇沒有連鎖交配的行為,可能與牠纏繞式的交配姿勢有關。 潮間帶環境千變萬化,即使海兔有強韌的生命力能在這樣的環境下刻苦生存,但還是需要我們共同的愛護,讓牠們有更好的環境。

你在發什麼神「莖」-蟛蜞菊頂端優勢之探討

IAA通常被視為影響頂端優勢的主要激素,本作品主要探討影響頂端優勢的作用與機制。我們發現去除頂芽後,愈靠近頂端的節間,其生長幅度越大,推論植物體內所殘存的IAA含量與激素運輸蛋白使用情況影響了IAA的分布,導致節間與側芽的生長出現變化。在醣類與水分供給的實驗證實:過剩的醣類會降低游離IAA的含量,而抑制細胞成長。最後我們探討了光線與溫度對頂端優勢所造成的影響,其中避蔭反應與Pr光敏素的調控促使黑暗處理組別表現明顯的頂端優勢,而較高的溫度對於植物生長有提升的趨勢,但在頂端優勢的表現方面無顯著差異。本作品利用觀察到的生理現象及分析實驗結果,與文獻資料結合,對植物頂端優勢做了更進一步的解釋。

瞭若指掌—指紋與掌紋之遺傳研究

本研究以調查法為起點,輔以遺傳學法則,研究指紋型式中的「箕紋」與「螺紋」、掌紋型式中的「正常掌紋」與「斷掌掌紋」是否具遺傳性,並進一步探討其性狀間是否具有「顯性」與「隱性」的區別。 結果顯示,指紋型式「箕紋」與「螺紋」具遺傳性,且十支手指頭為各別遺傳,其中「箕紋」屬顯性性狀,「螺紋」屬隱性性狀,以哈帝、溫柏法則(Hardy-weinberg’s principle)可得箕紋與螺紋遺傳因子之取得是隨機的,比例趨於1:1,表現型箕紋與螺紋比例趨近3:1;掌紋型式中的斷掌掌紋具有遺傳性,推論「正常掌紋」與「斷掌掌紋」之間的關係應屬多基因遺傳,擁有斷掌掌紋的親代,其斷掌掌紋基因容易遺傳給子代,當子代拿到愈多的斷掌基因者,其表現的出的斷掌性狀也愈多或愈明顯。

甲蟲聖戰士-廢棄太空包堆肥化小尖兵

本研究利用幼齡甲蟲轉化廢棄太空包木屑(本研究稱為「蟲糞堆肥」),使其無害和資源化,並與市售有機肥或市售培養土進行優劣比較,結論如下: 一、每年近3萬噸的太空包廢棄物,可供給約77萬隻三齡烏干達花金龜幼蟲一年食用量,並得到21600公噸蟲糞堆肥。 二、蟲糞堆肥不產生發酵熱,並且具有較好的肥份效果。 三、經甲蟲幼蟲轉化後之蟲糞堆肥偏鹼,此作用能夠解決台灣一般土壤偏酸的問題,達到改善的效果。 四、經甲蟲幼蟲轉化後之蟲糞堆肥重量較一般田土輕,可降低搬運困難。 五、使用蟲糞堆肥種植葉菜或瓜果類在發芽率上優於其他介質,顯示值得進一步評估作為一般市售培養土的替代品。 六、由甲蟲幼蟲食用廢棄木屑可得到更乾淨的蟲糞堆肥。

紙盒也能玩Wii- 以Wii Balance Board分析紙盒受重過程

我們用VB編寫一套程式,將Wii Balance Board、攝影機整合成可以即時量測重量、重心變化及影像的測量系統(以下稱為WBMS)。此系統可精準測量紙盒受的重量,精準度高達99.85%。在增加紙盒支撐的實驗中,WBMS記錄的數位化資料分析發現:結構與邊框的交點最能有效的增加紙盒的承重,而且將結構有效的分配,所以位於邊框的V型支撐能圍出一個最大的有效支撐區,使紙盒承重增加。傳統單擺實驗在擺角為5度及40度的實驗誤差為0.41%及4.97%,以WBMS測量則誤差降為0.26%及0.18%,有效幫助實驗進行。在Y擺實驗中,WBMS具完美且精準的將Y擺的李沙育圖形分解出兩方向的單擺運動的功能,可運用在判斷及預測紙盒受壓力崩垮的原因及時機,可進一步發展有效的支撐回饋系統及雲端監測。

「碳」為「觀」止-馬祖交通工具碳足跡調查

近幾年來觀光盛行,可發現馬祖地區各個島嶼的交通工具數量與使用率明顯增加,主要用於載運與租借給觀光客使用,而這樣的情形是否會導致我們的空氣汙染大大增加,造成環境無法承載,使我們的環境遭受到破壞,我們就以此方向做為研究。 從研究結果中,我們得到了以下三個結論: (一)在租賃與載客的交通工具,所製造出的二氧化碳,佔整體的交通工具碳排放量有一定的比例。 (二)若觀光持續的推動,那碳排放量應該會大大的增加,若還需要因為觀光而開發林地,那會對環境造成更大的影響。 (三)以現在的狀況,近幾年觀光的發展,若沒有對山坡地大量開發或是大量的旅客來連江縣旅遊,擇旅遊所產生的二氧化碳,暫時是不會造成環境無法負荷的局面。

醣化學研究-有機合成木通苯乙醇苷A類似物

近期,新聞提及醣類可以抑制癌症,以及擁有其他醫療效用,醣化學話題因而盛行。 「那些可以抑制癌症的糖是像我們平常說的葡萄糖嗎?」、「既然不是,那它的結構又是怎樣的呢?」、「那麼複雜的結構是怎麼合成出來的呀?」等,許許多多的問題使我們抱著好奇心,開始進行醣化學研究。 進入了醣化學領域,大多研究都是各種類似物的合成、探討與比較。因而我們開啟了「有機合成木通苯乙醇苷A類似物」的研究,進而希望能為醫療做出一些貢獻。

感覺對了嗎?高砂鋸鍬形蟲的溝通行為研究

高砂鋸鍬形蟲會溝通嗎?用什麼器官及如何溝通?研究發現高砂鋸會溝通。打鬥前,雄蟲與雌蟲分別以每秒2.93次及1.6次的頻率震動觸鬚,再以每秒0.47次及0.11次的速度向敵蟲伸吐口器,是為示威的溝通。 交配時,雄蟲與雌蟲會使用生長在頭部的觸鬚、小顎鬚及口器,以觸覺及非觸覺的形式傳遞及接收訊息;並透過生長在腹部下緣、腹部及頭部背板的表皮結構,以觸覺的方式接收訊息。 雄蟲打鬥模式可簡化為「插」、「夾」、「舉」、「拋摔」;雌蟲則為「下壓」、「夾」、「舉」、「拋摔」等四個步驟。交配模式可分成「觸動」、「觸刷顎點」、「觸動輕拍」及「交配」等四個階段。

居安思危

因雲林縣古坑鄉華山地區為一熱門觀光景點,同時也發生過土石流災情經整治後近年雖未有災情傳出,但我們想要了 解目前華山溪土石流風險程度。故我們透過GIS系統分析數值地形模型,了解華山溪的地形特徵並實考察河道整治、崩塌規模集水區植被覆蓋與災害保全對象等現況。結果顯示,集水區目前不屬於高度侵蝕狀態但河道兩側谷的坡度偏高,而且區內岩層屬於疏鬆砂、頁與礫石堆積等故仍有潛在崩塌之疑慮。又集水區植被覆蓋良好、 崩塌地規模小河道整治狀況佳,惟土石流災害影響範圍內的民宅、商店和設施很多,因此整體評估的結果華山溪目前雖不是高度風險但仍屬於中等風險等級,需要持續監控。