全國中小學科展

第56屆--民國105年

變形水~水的反磁性探討

我們在自然課所學到鐵是屬於磁性物質,可以被磁鐵吸引,經過實驗得知,原來還有其他很弱的磁性的物質,比如水。所以我們設計一個實驗裝置,利用水的反磁性使水面產生凹陷的特殊效應(摩西效應),漂流物會自動從固定位置慢慢移動靠近這個凹陷半徑,當漂流物的移動速度急遽加快時,表示漂流物進入凹陷半徑。藉由此數據推導出不同水溶液的凹陷半徑,可以知道在水分子內的一些微觀現象。

探討消失幻覺秀、動手列印隱形衣

本實驗主要闡明了三件事,1.如何去尋找在光學戲法上,其隱形區位置所在,並擺脫公式,從國中生就能懂得光學知識,來進行推論。2.解決仿照TheRochesterCloak不如預期的問題。3.捨棄TheRochesterCloak的作法,用我們自己的方法,打造一座隱形魚缸。 在1.這點上,當我們用平行於主軸的視線,平視透鏡時,物體若在接近焦點旁,其所成的像,會有部分落於,視野上的視覺不可見區域,以此為隱形理論基礎,透過不同透鏡組合及從視角、焦距、透視比例等方法,來達到使參考目標物所呈現的像,與原物為1:1比例且為正立,進而出現真正隱形效果。 最後,利用所有的推論和數據,我們使用自己的推算方式,來利用3D印表機,打造一台讓魚消失的隱形魚缸裝置。

牙周病菌影響胰臟癌細胞的免疫調控作用

胰臟癌是台灣十大癌症死因的第八位,根據前人研究發現,小鼠若餵牙周病菌,會加速癌症發展,在癌組織中可找到牙周病菌與白血球浸潤的現象,但是牙周病菌引起的發炎現象與胰臟癌病理機制之關聯並不清楚。本實驗探討牙周病菌、胰臟癌細胞與白血球之間的交互作用,發現 Jurkat T細胞、THP-1等單核球細胞,以及胰臟癌細胞BxPC-3受牙周病菌刺激後,會增加特定趨化因子 (如:CCL-20) 或是細胞激素 (如:IL-1β、TNF-α) 的表現。為探討發炎反應是否影響癌細胞,MTT assay分析發現白血球釋放的因子會促進胰臟癌細胞的生長,瞭解胰臟癌發展的病理機制,未來在預防和治療上,將提供很重要的訊息。

孟氏定理之角元形式及其逆定理在凸多邊形之探討及其應用

此作品是針對孟氏定理比例線段形式之逆定理,角元形式和它的逆定理的探討,嘗試將其推廣到凸 n 邊形。把角元形式推廣到凸 n 邊形,我們用三角形面積公式及比例線段形式,解決此問題。為了使研究更完備,探討其逆定理時,意即當滿足比例線段形式或角元形式時,n 點能否共線?但我們發現它未必成立,而且我們也在奧林匹克數學的幾何問題一書中所提到三角形之孟氏逆定理發現它的證明錯誤,我們給了反例,並且加上條件,運用相似形及三角函數的基本性質證明出兩種不同形式之孟氏逆定理。對於本作品,也給了一些應用,如著名幾何問題─斯坦納(Jakob Steiner, 瑞士)定理,運用角元形式之結果給了一種新證法,而且也用比例線段和角元形式來解決幾何競賽題及角度問題。

數字迷宮-雙對角線數字和最大值之研究

本研究源自第49屆中小學科展國小組「數字拼圖」,原作品找出了單一對角線的最大數字和,我們進一步將研究擴展到兩條對角線的最大數字和。 我們發現依遊戲規則將數字填滿所有格子是「漢米爾頓路徑」問題,所以我們重新由較單純的「單一對角線」出發,去尋找填數時餘格「漢米爾頓路徑」的限制,再利用這些發現,去找出雙對角線的填數規律,並將單對角線與雙對角線最大數字和的公式符號化。 以漢米爾頓路徑填完所有餘格的限制,除了一般熟知的「單一路徑」、「色格與白格的差」之外,影響我們找出最大值的關鍵是餘格出現的「階梯形階數」不可超過3階。這項發現讓我們找出雙對角線最大數字和的「填數規律」,並推出了雙對角線最大數字和的公式。

金山神秘海岸浮石事件解密

浮石是一種多孔的火山碎屑岩,氣孔佔總體積很高比例,因此能浮在水上。本研究針對臺灣新北市金山區神祕海岸的沉積物所含的浮石進行探討,藉由閱讀文獻、實地考察、採樣、實驗分析等方式,來瞭解浮石的沉積環境、化學組成與形成機制。依照化學成份分析結果顯示神祕海岸的浮石化學組成與日本、菲律賓的浮石較無關聯,最可能是北部的大屯火山或觀音山噴發所造成。至於是以何種搬運方式至神秘海岸沈積下來,目前本實驗的研究結果顯示海嘯的可能性最高。

傳聲筒之五四三

本研究主要探討傳聲筒傳聲的最佳條件,如:距離、材質、表面粗糙程度,及不同角度時筒壁和筒長間的相互關係,期望能找到傳聲筒角度和長度之間的最佳比例。在前四個實驗中發現,當距離愈短、入射角=反射角、愈光滑和堅硬的物質,對聲音的傳播較有利。基於此發現,進行實驗五與實驗六,利用塑膠PP板和厚紙板做的集音管,並不會和音源產生共振的情形,而集音管口直徑達到3公分時,能測得最大音量。最後,依此條件設計實驗七,用手繪圖稿和三角函數,找到不同夾角的傳聲筒與筒壁長度的比例關係。結果證明,傳聲筒並非大聲公,無法使音量變大;最佳傳聲筒:當夾角4゚時筒長為41公分,6゚時筒長為32公分,8゚時筒長為18公分,10゚時筒長為23公分。

智慧雲端、萬物聯網-3D魚飼料餵食器

本作品為一種架構在雲端物聯網服務上,透過手機APP雲端控制魚缸魚飼料投放的餵食器,適用於小型觀賞魚飼料的投放。我們使用聯發科技創意實驗室所製造的物聯網裝置-LinkIt ONE做為本餵食器的微電腦控制板,結合該公司所提供的MediaTek Cloud Sandbox(MCS)雲端服務,由手機的雲端APP經由無線網路雲端操控LinkIt ONE板子上的數位訊號輸出,藉由這個數位訊號啟動小型步進馬達,再經由步馬達轉動用3D繪圖軟體Sketchup繪製與3D印表機列印的魚飼料餵食器,達到由手機APP雲端控制魚飼料投放水簇箱的功能。

人行道透水磚以碎玻璃與環氧樹脂取代水泥系材料之可行性研究

現因都市化影響大多使用不透水鋪面,該鋪面會使降雨無法滲入土壤,積水問題不斷發生。透水磚即是透水性鋪面的一種,其鋪面可達保水、透水之效用,亦可降低都市河川洪患。 本研究以碎玻璃作為粒料,以環氧樹脂添加玻璃粉作為黏結料,經各項實驗後獲得之透水磚其合理透水係數介1..405x10-2~3.021x10-2cm/sec,孔隙率介於6%~30%,抗壓強度介於53.2~129.6kgf/cm2。在實地測試,在每平方公分一小時可以流過1700cc,遠大於豪大雨的500cc,可減少地表逕流量,使災害降低。 本組所研究高透水性之透水磚具美觀且能讓整體環境增加透水率,在暴雨時也不會使人行道積水,同時達到雨水回收及基地保水之功效,也可讓國內外的廢玻璃達到有效的利用。

興奮吧!海兔 !

我們主要研究眼斑海兔,以建構出一套完整的海兔防禦系統。實驗方向大致上有三: (一)基本防禦機制:藉由刺激牠的各個部位來觀察牠們不同的因應方式。最後我們發現,當我們刺激牠的頭部或尾部,牠會將頭尾縮進外套膜中形成球狀。而當我們刺激其背部,牠會進行縮腮反射,若繼續刺激,牠會噴出紫紅色液體禦敵。 (二)海兔防禦的記憶行為:我們定時刺激海兔的頭部,紀錄海兔將頭完整縮進外套膜內所需的時間。最後發現,隨著刺激的次數增加,海兔將頭縮進外套膜內的時間拉長甚至不再反應,顯示海兔的防禦亦具有記憶效應。 (三)墨腺與蛋白腺的作用:我們將海兔的混合液體滴入美國螯蝦身旁的水中,並觀察牠的活動狀態與食慾狀況。