全國中小學科展

高級中等學校組

蝸牛殼毛功能新觀點 - 探討殼毛摩擦力效用對台灣盾蝸牛生存適應之影響

本研究目的在於瞭解盾蝸牛殼毛的功能,假設殼毛會增加摩擦力幫助蝸牛在潮濕表面附著。首先形態測量發現爬行時愈常與表面接觸的部位殼毛較短、密度較小,推測殼毛與接觸面產生摩擦而造成磨損。測量不同環境下殼毛與殼皮(無殼毛)的最大靜摩擦係數,以推算摩擦力值,結果顯示潮濕的殼毛能產生較大的摩擦力,但若濕殼毛在具有蠟質結構的葉表面,或在水中加入界面活性劑破壞水的氫鍵作用,則摩擦力都會變小,證實殼毛吸水後能利用氫鍵吸引力作用增加摩擦力。野外調查結果發現,殼長較小且殼毛較完整的盾蝸牛較常棲息在較高的環境。因此本研究結論為臺灣盾蝸牛殼毛能產生較大的摩擦力,使其在潮濕環境下有更多的附著力,增加在較高環境棲息的適應力。

「孓」戰關鍵―台灣淡水渦蟲捕食蚊幼蟲機制及其黏液探討

本研究探討台灣淡水渦蟲(Girardia tigrina)捕食蚊幼蟲機制、渦蟲功能黏液與成分分析,觀察得渦蟲會先以體外物理消化(以咽運動產生的負壓將食塊吸入體內)蚊幼蟲,再行化學分解,且偏好從蚊幼蟲腹部末端及肛攻擊;渦蟲爬行時分泌的黏液能將蚊幼蟲纏住,渦蟲黏液以染劑染色得知具多醣及蛋白質;渦蟲在有無蚊幼蟲環境不影響其黏液蛋白分泌量,至於黏液蛋白種類是否不同,需再證明;以SDS-PAGE分析得渦蟲黏液有8種以上蛋白質,主要為15 kDa,經初步定序得渦蟲主要黏液蛋白可能為titin等。未來將以高速離心濃縮渦蟲黏液,提高樣本濃度提供定序使用,並進一步了解渦蟲黏液具酵素或抗菌等其他功能,也會進階評估黏液是否有應用於防治病媒蚊的可行性。

優質牛乳生產因子與鑑定

本研究主要討論生乳的口感及體細胞含量多寡的檢測,其得到結果為加熱殺菌過程與乳牛食材變化對口感影響甚鉅,加熱溫度到130-140。C以上,濃醇香的味道較明顯;進口草與牧草比較結果,進口草口感較佳;在試喝牛乳的檢驗報告中,發現乳脂肪含量較多者,口感較佳;體細胞多寡對口感雖然無顯著影響,但體細胞較少的生乳,打出來的奶泡更綿密與持久。在優質生乳部分,體細胞含量可由CMT、導電度計與便攜式體細胞檢測儀測得,本研究利用惠斯登電橋的導電方式,製作低成本符合大眾檢測的儀器,為民眾分辨優質生乳提供更佳的方式。

廢棄物大改造-環保創新多功能攜帶式空調

本研究的產品目標為輕巧攜帶方便,計可用於室內小坪數的房間,和室外露營場所,直立式設備配合台灣窗戶形狀,並透過配重均勻設計可安裝於窗戶或者直接放置於地面,而目前國人露營風氣盛行,但全球暖化的影響,在郊區的露營區夜晚的舒適度。研究成果經過性能測試,可以有效將四人帳在環境溫度控制在30℃下有效降溫至人體舒適溫度22℃,並且在環境溫度控制在19℃下,可將帳棚內溫度保持在28℃。証明此設備是可以做冷、暖氣器使用。

酯類代謝於花粉萌發及花粉管生長所扮演的角色

本研究初期顯示儲存時間過長花粉萌發率甚低,且亦造成內源性酯類顯著降解。因此我們推測花粉萌發所需的能量可能是由內源性酯類提供。先前研究發現雌蕊柱頭分泌物含促進花粉萌發因子,本研究將探究 (1)花粉萌發過程中內部酯類組成變化;(2)找出柱頭分泌物影響何種酯類代謝進而促進花粉萌發。利用薄層色層分析法比較發現極性酯於花粉萌發較中性酯重要,而柱頭分泌物主要加速了磷脂醯肌醇的降解與雙酸甘油酯的生成。由相關文獻,我們推測其反應為磷脂醯肌醇被磷酸化成4,5-二磷酸磷脂醯肌醇,後者再生成雙酸甘油酯與 1,4,5-三磷酸酯後促進花粉萌發。

觸媒紙合成暨可重複使用之探究

目前大部分有機實驗使用的催化劑為貴重金屬,例如Pd, Pt, Ag等,成本高且使用後難以回收,因此,我們研究於將奈米銀粒子合成在濾紙上的技術,使用微量移液管直接將定量硝酸銀溶液滴於濾紙上,其後利用浸泡NaBH4還原奈米銀粒子,所合成的金屬奈米銀粒子的反應表面積較大,具有良好的催化性質。此外,利用合成奈米粒子於濾紙上,濾紙反應完僅需洗淨烘乾,附著於其上的奈米粒子即可再進行催化,達到可重複使用的效果,避免一般有機實驗催化劑無法重複使用的狀況,減少資源浪費。 我們藉由4-NP(4-硝基苯酚)→4-AP(4-氨基苯酚)有機反應,經化學動力學探討觸媒紙催化效果,製備較一般催化劑低成本、製作簡易、催化效果佳且可重複使用的觸媒紙。

同聲相應,同氣相「球」-球狀星團各類半徑與其疏密程度之探討

本研究之目的在探討球狀星團疏密程度的判斷方式,並探討球狀星團半徑之關係。我們發現球狀星團可藉由亮度分布曲線圖來判斷其核心密集程度,並將結果與夏普力.索耶集中度分類法做比較,其結果大致相仿,對於少數球狀星團的判斷結果不同。此研究同時利用球狀星團的潮汐半徑與核半徑之比值作為球狀星團疏密程度的判斷依據,並探討以半光度半徑、半質量半徑來取代核半徑的可行性,結果為潮汐半徑與上述各種半徑的比值皆能有效代表一個球狀星團的疏密程度。除此之外,核半徑與半光度半徑之比值亦能有效代表球狀星團的疏密程度,提供一種不使用潮汐半徑理論值來衡量球狀星團疏密度的方法。

探討強制渦流中浮體上升之變化

本研究旨在探討浮體在旋轉的液體中上升速度受到什麼因素的影響,分別以浮體半徑、質量、密度與液體轉速為不同的控制變因,觀察其產生的現象。我們透過軟體tracker來進行數值計算以及圖形座標化分析

生死兩茫茫,酒駕怎思量

酒後駕車所造成的悲劇,屢屢成為新聞的報導對象,雖然政府企圖以修法遏止酒駕行為,但酒駕仍層出不窮,使我們開始發想研究酒駕修法的成效與有效改善方式。透過文獻研究及問卷調查,探討修法對於實際酒駕肇事率的影響與改變,解釋酒駕發生的原因並思索降低酒駕發生率的方法。統合道德成規理論、問卷調查、各國法律條文蒐集,得出結論:修法確實可減少酒駕發生率,再者藉由各國法則的研究及問卷調查的結果,對於遏止酒駕行為的方法,目前仍是透過上調酒駕罰則、行使嚴刑峻法為主,使人們不再以僥倖心態面對酒駕。

遠端監控橋樑振動量測系統研究

上下學坐車經過關渡橋時,有時會察覺橋樑發生較劇烈的晃動,因此讓我們開始對橋樑安全產生關心,也引起了我們的興趣並根據我們目前所學的知識與技能,去設計橋樑安全通報系統,來幫助人們預防災害的發生,與本土的交通建設之關懷。 本系統橋樑監控是以三個狀態:裂縫、下陷、傾斜,以直線拉桿感測器來量測裂縫及下陷狀態,加速規感測器量測橋樑來判斷橋樑是否受損。利用Arduino讀取所測量的值再透過RF模組傳送至電腦,將五個狀態傳輸到電腦上,讓使用者能夠透過VB查看五個狀態的資訊;即是結合遠端通訊與橋樑資訊監控系統。圖1為系統架構圖。