高級中等學校組

本實驗的主要目的為探討大麥蟲改變生長環境對其生長速率的快慢及生存方式的影響，來操作實驗探究脫皮的次數有無增加及不同時間的體重長期變化。我們分別以不同的環境因子來操作實驗（溫度、濕度、不同食物種類、空間大小、環境壓力、光線強弱、藥品），觀察不同環境因子中有無增減其脫皮體重成長速率。 根據實驗結果發現在施予不同的環境因子下，大麥蟲確實會對其產生不同的變化。例如：在不同的生長空間下，大麥蟲的脫皮次數會因為生長空間增加或減少；施予不同環境壓力，大麥蟲之體重變化會隨著施予壓力的不同而呈現加重或減輕的狀態。我們也意外地發現在加入麥麩的環境下大麥蟲的化蛹率會有顯著的增加，遂亦成為了本實驗的關鍵操作變因。

尿酸氧化酶參與嘌呤代謝機制，然人類尿酸氧化酶基因已退化，易使過量尿酸沉積於關節造成痛風，因此微生物源尿酸氧化酶具極高研發價值。 本研究針對微生物源酵素進行基因體探勘，篩選出抗輻射奇異球菌(Deinococcus radiodurans)及耐熱雙球桿菌(Thermobispora bispora)源尿酸氧化酶基因，取得尿酸氧化酶重組蛋白質進行酵素活性測定、熱穩定分析、蛋白質結構解析、酵素對金屬離子耐受性分析與尿酸檢測應用。抗輻射奇異球菌源酵素於30℃催化速率較過去報導之酵素佳，而耐熱雙球桿菌源酵素於70℃催化效率與熱穩定性仍佳。解析耐熱雙球桿菌源酵素結構發現羧基端具特異性構型，推測與熱穩定性有關。本研究的兩種尿酸氧化酶，可分別作為降解尿酸的速效及緩解型藥物，並開發成快速檢測尿酸的簡易方法。

本研究探討動摩擦力對物體在二維平面運動的影響，透過實驗設計，可以精確觀測紀錄物體在斜面上二維運動之位置、速度與加速度，推算出二維平面運動摩擦力的方向，並解出物體在粗造斜面的二維運動的微分方程式，得到六個函數關係式，透過這些函數關係式的轉換，可以模擬出物體的運動的軌跡以及其位置、速度、加速度隨時間變化的情形，與實驗量測的結果相當符合。本研究也探討初速度、斜面傾角、摩擦係數等變因，對斜面二維運動的影響，推導出運動歷時、停止位置與其初速度的關係式，並由實驗量測結果得到印證，進一步發現測量動摩擦係數的新方法，此方法只需測量物體在斜面上運動停止位置與傾角，就可推算出動摩擦係數。

觀察置於軸上的圓環經由傾斜會有顯著的橫向移動，本研究探討此現象並提出相關解釋。經由實驗發現圓盤傾斜角度對橫向移動速度有顯著的影響，且此傾斜角度也表現出了相關於進動的週期現象。透過觀察此圓盤的運動模式，更發現現象和圓環參數有密切相關，藉由攝影並分析圓環各項物理數據，進而推導出理論模型並驗證所假設的想法，解釋軸上圓環運動橫向運動的現象。

本研究觀察到現有門禁的流程仍有改善空間，因此著手製作與傳統門禁不一樣的系統，希望能改善其繁複的使用流程。透過物聯網、深度學習和手機應用程式的組合，便能實現這樣的效果。在門前透過樹莓派拍下訪客的照片，傳到電腦後進行影像辨識，初步決定是否要為其開關門，並將結果傳給主人手機，再由主人決定最終的開關門。本次研究目前已成功造出一套完整系統，能即時傳達通知，且辨識的準確率已可達八至九成。

「減量是王道」─利用雷射切割機、壓克力板、螺絲、針筒等器材，設計並製作微型電解水器，除完成各種電解質測試外，並探究電解變因，精確量測法拉第常數。「回收是責任」─善用電解原理，探究銅離子的回收率成因；最後回收科展實驗的所有廢液，減低科展實驗對環境的衝擊。 最耐腐蝕的電極實驗發現，黑化處理的鎳鈦合金電極電解NaOH溶液時，其氫氧體積比最接近理論值2.02，SEM圖亦顯示其材質抗腐蝕能力強。回收率的探究發現通入的電流強度越高、越酸或添加螯合劑，會造成回收率下滑。 利用電解法可完全清除實驗廢液中的銅離子，免去強鹼的使用；整個回收過程約損耗216瓦‧小時，折合0.216度電。

本實驗探討不同濃度醇類液滴在載玻片上的交互作用現象「馬蘭哥尼效應」。我們以火焰燃燒15秒、載玻片懸空19公分代替電暈表面處理，並進行一連串實驗與分析。實驗發現欲使兩液滴產生互相推拉的運動，兩液滴間須保持一最小表面張力差值為3 dynes/cm；又表面張力差越大，液滴運動的加速度越大，表示液滴移動愈快，從錄影紀錄也能清楚看見。此外我們也發現了「混合區」的存在，並確定其與兩液滴交互作用的關係。利用比爾定律計算出混合區的濃度，可發現與我們所得之表面張力最小極限值相符合，藉此找出液滴停止推拉現象之成因。 透過上述研究結果，設計出改良式的選色實驗（sorting experiment），以階梯式取代等長式液滴層，並選用1%、5%、15%、25%、40%與60%的丙二醇液滴，成功讓七彩液滴在載玻片上舞動。

馬祖酒品的知名度不高，所以我們將它製成老麵，取不同比例與麵糰混合（31％、34％、36％、38％。40％、45％），製成老麵麵包，以研究出民眾對其之接受度及喜好程度。經由實驗結果可知，老麵增加越多，筋性越高、延展性越差，水分散失越多。老麵對於麵糰發酵最佳的比例為36%（540g），麵糰發酵最佳的時間為基本發酵90分鐘、最後發酵60分鐘，消費者最為喜好的是36%比例的麵包。

在資源嚴重耗損的時代，為了找到生長菇類資源消耗最少的最佳方式，我們比較了各種營養源對菌絲體生長的影響。發現菌絲體在固態培養中，氮源上的生長情形為最優，且氮源和其他營養源的生長之間的差距懸殊。我們將此結果運用在自製培養基及自製太空包上。結果顯示，自製培養基中的綠磚及木屑生長情形相似，因此市售太空包跟自製太空包生長情形差異甚小。實驗證實，未來自製太空包足以取代市售的太空包並減少對環境造成損害。

本研究利用鑽石刀刻畫與加熱膨脹裂截玻璃杯的方法，製作出實驗所需規格之圓筒狀玻璃杯，以免費的個人電腦聲頻分析軟體，偵測玻璃杯振動所發出聲音的頻率，探討玻璃杯深度、口徑、厚度、水位高度等變因對頻率之影響。研究的結果發現，當玻璃杯深度愈短、口徑愈小、杯壁愈薄、水位高度愈低，敲擊後所產生的聲音頻率愈高，並成功地歸納出玻璃杯振動頻率與各項變因之間的定量關係式。對於不易觀測到之內容液體的容器而言，若能利用本研究的方法與結果，建立起各種內含液體容器或管路振動時所產生聲音頻率關係的資料庫，未來只需偵測其振動聲響之頻率，就可以推斷其結構或內容物的變化，可以作為一種非破壞性的檢測方法。