全國中小學科展

第56屆--民國105年

高潮線上過生活—北台灣沙岸生態系能量流動的解析

課本上學到生態系的內容時 ,都是標準的擁有生產者的生態系,但對於沙岸生態系的潮汐變動與缺乏生產者下生態系統如何建立則罕見有人探討。本研究挑選北台灣海岸兩處地型,進行高潮線上有機碎屑的調查,並利用目視採集法、空拍攝影法、掉落式陷阱法及錄影記事法來解析沙岸生態系的生態關係,且用辛普森生物多樣性指數計算沙岸生態系的生物多樣性。研究結果顯示,沙岸生態系的能量來源多來自海浪沖上岸的有機碎屑,而有機碎屑也多是來自陸域生態系,洋流則亦會影響有機碎屑的組成,且防風林以及河口左右岸都不會顯著影響沙岸生態系的生物多樣性。本研究初步建構沙岸生態系食物鏈和食物網的組成,並為生態學研究的缺口,盡一份拼貼大自然全貌的心意。

哆寶喜歡捉迷藏

最近幾個月開始,桌上遊戲瘋迷全台灣,除了遊戲性外,還富含了許多教育意義,有語文相關如妙語說書人、數學相關如七吃九,甚至於自然科學類也有演化論遊戲等,非常多元。所以此研究將探詢哆寶這款反應類桌上遊戲中的數學相關規則。歸納統計後發現幾項有趣的結果: 1.若每張卡牌上的圖案不重複出現且任意兩張卡牌中的圖案恰有一個圖案相同。當固定每張卡牌的圖案個數與每種圖案出現次數一樣時,則卡牌中的圖案種類與卡牌總張數會相等。 2.歸納整理後發現卡牌總張數為(n-1)×n+1,其中n為每張卡牌的圖案個數。 3.最後突發奇想,試著製作簡單版之哆寶,驗證我們所得到的結果,並期望能利用哆寶帶入課程進行學習。

環保回收廢金法與鉛離子檢測之研究

本研究希望找出一種環保的回收黃金方法,不僅可應用於低濃度之鉛離子檢測,並且可以形成10nm左右的含金奈米粒子。 我們常聽到:「黃金如同鉑金和石墨一般,均可視為惰性電極,於正極只負責傳輸電子。」這樣的說法真的完全正確嗎?經本研究發現,當電解質改為十二烷硫酸鹽、硫代尿素及助導電劑等混合溶液時,正極的金原子會進行氧化反應,失去電子後形成含金奈米粒子,不僅能從正極基板剝除,形成陽極泥沉澱或還原電鍍到負極上,沉泥透過改質更可以得到不同尺寸的含金奈米粒子。 研究結果證實可從電子垃圾中環保地回收黃金,有效地替代了傳統強腐蝕性的王水或劇毒的氰化物等溶金技術,並能快速且低成本地檢測水質鉛離子含量。

螞蟻回家—等角環形最短路徑之探討

本研究是指限制路徑其轉彎角度、且每次轉彎後步數遞增的條件下,找到回原點的最短路徑。 研究方法是以「奇、偶數」、「座標」與「向量和」的概念,先找出規律、再驗證求解並進一步由平面路徑推廣至三維移動。研究成果整理如下: 在平面上找到P=90°、120°、60°回到原點的最短路徑各為8階(36步)、9階(45步)、12階(78步)。若進一步定義方向數(K=360÷P),還進一步找到回到原點需要的轉彎次數(N,階數)的通式: 若K=4,則回原點的階數N=2Km(m代表任意整數), 若K=3,則回原點的階數N=Km或Km-1。 若K=6,則回原點的階數N=Km。 至於三維移動路徑,則在P=90°與120°時找到最短路徑,其完成階數各為11階與17階。

是『福』不是禍─自製福木環保酵素在校園中的應用

福木是校園中常見的景觀植物,因為果實無人食用,每到夏季落果時,果實腐爛會產生臭味及吸引蚊蟲,造成師生困擾,我們以「資源再利用」的概念,將福木果實製成七種不同成分的環保酵素,並設計實驗來驗證它的功效,希望能用來解決一些校園的困擾,實驗結果如下:含果皮、果肉和種子的七號福木酵素能抑制校園雜草土香的生長,也能有效防治菜園裡的扁蝸牛和紋白蝶幼蟲;內含果皮和果肉的酵素,稀釋後最適合當植物的液肥;福木酵素能驅趕蚊子,但無法消滅孑孓;比例1:1600的二號果肉酵素能淨化生態池水質,減少藻類產生。透過科學的研究,我們找到將福木果實有效利用的方法,讓它不再是禍害,而是可以用來造福校園,改善生活的利器。

『珠』步高升---利用容器成功取起彈珠之研究

本研究主要探究哪一種容器可以成功轉起容器內的旋轉物,在實驗過程中以塑膠容器為主。容易成功取起旋轉物的關鍵技巧為先把旋轉物轉到容器的最寬處再立刻將容器轉180 度,可以增加成功取起旋轉物的機會。 成功取起旋轉物的關鍵因素為:內縮瓶口的傾斜度、容器最寬處的高度和旋轉物的轉速。內縮瓶口傾斜度達 6.7 度就有機會成功取起旋轉物,但內縮瓶口傾斜度越大成功率不一定越大;容器最寬處高在 2.4cm~6.5cm 都容易取起旋轉物。旋轉彈珠時,發現瓶口越小所需轉速較快;而使用相同容器,發現旋轉物體積越小所需轉速越快。 利用自製的機器手臂控制轉速可以推論當容器的轉速夠快就愈容易成功取起旋轉 物,且實驗發現傾斜度 30 度以上的自製容器成功取起彈珠機率達 80%以上。

你說…三線共不共點?

本研究主要在探討正n邊形包圍任意三角形時,會出現三線共點或多線共點的情形。研究中發現,其交點位置分別會受到內部任意三角形及外圍正n邊形的內角影響。另外,如果只移動內部任意三角形的其中一個頂點,可以發現其三線或多線共點之交點的軌跡為一個圓。而正n邊形包圍任意三角形的性質也可推廣至正n邊形包圍任意m邊形,且其三線或多線共點之線數與組數會隨著外圍正n邊形和內部任意m邊形邊數的增加而增加。

雲兒朵朵飄、心花朵朵開 —氦氣雲朵製作,隱藏背後的科學原理研究

本實驗的重心,是以如何讓氦氣雲朵,成功塑形並飛入雲霄,以此作為貫穿整個實驗的主幹,並在隨著實驗的主幹前進當中,挖掘、研究許多藏於其背後的科學原理。 首先,第一個為先研究,如何讓氦氣泡團獲得最佳的上升動力,揭發其與氦氣泡團總體積、總表面積、組成的單一氣泡大小、界面活性劑及添加劑等等的關係。另外也去探討這些與其結構、穩定、塑形難易的關係。 再來,考量並嘗試多種方法,讓氦氣泡團,穩定、均勻、大範圍的進行輸出。均勻、大範圍輸出後,接著在眾多的,對氦氣泡團的切割分離法中,選定了利用靜電進行切割。最後,則是研究、探討某些氦氣泡,會有先飄後降的問題。並移到戶外,進行實際總檢測。

Src酪胺酸激酶對核纖層蛋白之調控

本研究以Src酪胺酸激脢與核纖層蛋白(nuclear lamins)中之lamin A亞型為主題,探討Src激酶是否調控核纖層蛋白之酪胺酸磷酸化(tyrosine phosphorylation)。本研究中,以細胞內(in vivo)與試管內(in vitro)實驗,得知Src激酶會直接磷酸化lamin A;以串聯質譜分析實驗,推知Src激酶乃磷酸化lamin A上之酪胺酸X位置;以單點基因突變實驗,發覺lamin A不受酪胺酸磷酸化調控時,細胞核型態將出現異常。未來若將此研究之結果應用於過往醫學研究中與核纖層蛋白異常有關之疾病,如早年衰老症、肌肉萎縮症等,或可有更多發現。

奈米碳管複合粒子形成穩定皮克林乳液之研究與應用

添加奈米碳管搖晃後發現,兩不相溶之溶劑其界面處會形成的微胞,且存留時間會較長。我們利用Fe3O4顆粒及奈米鐵磁流體,與奈米碳管複合形成具磁性的固體顆粒,加入油品經振盪後會形成由固體顆粒包覆的乳液系統,稱為皮克林乳液(pickering emulsion)。改變複合粒子的比例,發現Fe3O4與奈米碳管系統包覆的微胞,因粒徑差異大故不具規律性;反之,鐵磁流體與奈米碳管系統之微胞隨奈米碳管比例增加,粒徑越小、數量漸增、存留時間增加,改質奈米碳管可以改變微胞包覆型態;綜合上述,奈米碳管是穩定皮克林乳液的關鍵。我們利用複合固體顆粒的磁性,進行廢油回收,發現奈米鐵磁流體系統的回收率可達77%,具有可觀的回收率表現。