全國中小學科展

高級中等學校組

探討金門大橋興建後對當地居民之影響

本研究之目的在於調查金門大橋的興建對金門地區的民眾日常生活及環境之影響。研究結果顯示多數居民認為政府在興建大橋時有重視其意見。民眾認為金門大橋在方便交通、觀光、就醫及消費方面有較大助益。約半數的民眾覺得因為自己非大橋附近居民所以大橋興建時沒有造成生活環境的影響,少部分居民認為有噪音和交通困擾,而部分小金門民眾有感受到垃圾汙染。大橋通車後有近四成居民傾向在大金門用餐,近六成居民傾向選擇大金門作娛樂、消費地點。大部分居民認為大橋通車會影響金門政府提倡的「低碳島」,並認為通車會造成環境汙染及噪音汙染。小金門民眾認為通車後除了交通,對他們的消費和醫療方面也有很大的幫助,但通車同時帶來垃圾及交通的困擾。

液滴在垂直振動液面上的交互作用

當液滴滴落在一個靜止的液面上時,其可能會直接化入液面中,或是在液面上維持形狀過了一小段時間後才塌陷化入油面,然而,若令液面持續的垂直振動則可以使在液面上的液滴維持跳動很長一段時間(圖1),在穩定情況下甚至可以維持數小時。而這些液滴之間的交互作用模式更為有趣,包括相互吸引(圖2)、排斥,甚至是更特別的自我推進(圖3)等。本研究使用矽油做為液體,專注於兩顆矽油滴之間的平衡距離,找出它們的成因與了解相關變因對現象造成的影響。

尋找最佳跳豆!

跳豆為輕殼與重球組合而成,輕推能重複翻滾。本實驗分析其運動過程與模式。實驗中可發現跳豆不斷重複「殼平行斜面」與「殼翻轉」的運動模式。隨跳豆長度增加,「殼平行斜面」的鋼珠加速區變長,但翻轉時間也變長,導致飽和速度明顯較低,在有限斜坡長度下有最佳跳豆長度。本研究利用移動和轉動方程式得到翻轉期間鋼珠理論加速度,搭配實驗數據得出速度理論值與速度實驗值有相似的趨勢。隨著跳豆寬度越寬,跳豆翻轉期間鋼珠速度對時間由「V」型轉變成「W」型,出現二次加速段,且在有限斜坡距離下,跳豆有理想寬度。可翻滾的情況中,內球質量越小越快達飽和且加速減速變化量值較大。

音叉迴旋曲—探討石英音叉作為感測器的可行性

石英音叉是一種高精密的壓電震盪器,本研究欲利用其高靈敏度(高品質係數),探討其作為表面感測器之可行性。將音叉調整在最佳的驅動震盪狀態,並將待測物固定在三維旋轉台上,藉由調節輪控制待測物的移動方向,使其緩慢移動並與探針接觸。當音叉受到表面凸起之微擾時,其靈敏的性質將使其失去共振,可藉此得知待測物表面之起伏。在本研究中,我們得到的結論是以石英音叉作為表面感測器是可行的,此外,石英音叉探針黏著點、使用的黏著劑、探針的材質以及探測方法會對感測器靈敏度產生影響。

引菁拒鹽 - 探討田菁較綠豆耐鹽的機制

田菁是台灣重要的綠肥作物,甚至也有些研究顯示田菁具有可以移除鹽害土壤中過多鹽分的能力;綠豆是常用作物,也有人針對其耐鹽性做相關研究,讓我們很好奇同樣身為豆科植物,兩者對鹽逆境的抗性有差異嗎?本研究透過比較田菁與綠豆兩種常見豆科植物,深入了解並比較其耐鹽機制。我們透過改變鹽逆境濃度,使植株生長,並觀察其外表及生長情形,發現一、田菁耐鹽能力優於綠豆,二、田菁抗氧化能力優於綠豆,三、田菁將能量分配於根部使其生長複雜,以應對環境壓力。因此,在面對環境壓力時,田菁具有較好的適應方式,並更容易存活。希望本研究結果也可以在未來應用於農業與後續研究當中。

「蟻」來「蟻」去的行徑軌跡之研究

本文首先考慮一般高中生所學的平面向量坐標表示法來解決有關螞蟻行走路徑中的「有限行徑」坐標問題,接著再將此問題延伸至「無窮行徑」的情況下,我們分別應用幾何中的仿射變換與矩陣的對角化等兩種方法,解出收斂的點坐標之通式,並利用螞蟻行徑的終點來建構出對數螺旋曲線之通式,接著從平面坐標推廣至空間坐標,推導出空間中的仿射變換、飛蟻的收斂點坐標之通式與空間的對數螺旋曲線之通式,最後我們嘗試改變螞蟻行徑的規則,使得新的行徑終點可建構出阿基米德螺旋曲線。

黃斑黑蟋蟀(直翅目:蟋蟀科)遭遇行為初探

本研究主要以黃斑黑蟋蟀成蟲(雄)、成蟲(雌)、老熟若蟲(雄) 、老熟若蟲(雌) 、初齡若蟲(無法分辨雄雌)等5種不同發育期與性別的黃斑黑蟋蟀,設計蟋蟀的領域行為、遭遇行為實驗,進行黃斑黑蟋蟀遭遇行為的研究並分析大顎的發育情形對打鬥行為的影響。研究結果:黃斑黑蟋蟀有領域行為的表現,其領域行為表現與打鬥獲勝關係之間有顯著相關。最常出現的遭遇情形有:靜止不動、觸鬚碰觸、身體抬高、逃至角落與出現勝負結果。黃斑黑蟋蟀會因為大顎發育情形的不同而影響其打鬥方式。不同發育期與性別的黃斑黑蟋蟀,遭遇行為模式大致相同,其中當成蟲(雄)遭遇成蟲(雌)時,會發出求偶的聲音進而與成蟲(雌)發生交配的行為。

CBS剎車連動分配器

本作品符合CBS (Combination Braking System)規範,可單手同時連動控制前後兩輪剎車,另一手單獨控制後輪剎車,讓騎士煞車時,只要單手一邊煞車或兩手同時剎車,就能同時煞住前後輪,可以將前後輪卡鉗同時作動,降低單輪煞車所造成打滑或造成翻車,不會因為煞車操作失誤而發生意外;並且可增加剎車做動時的平穩性,使騎乘者能保有較高的安全性及舒適性。 我們設計的 CBS煞車連動分配器,除了擁有上述的優點外,還有此次設計讓重點在於零件少,內部構造簡單,有效的降低成本,純屬機械式作動,不易故障、也不用任何的電子設備,亦無電力的需求,並且使用單迴路多功能的設計, 具有五大功能: 1.時差 2.比率式調整 3.同步 4.可選擇操控模式 5.任何煞車的錯誤動作,都會自動調整為正常的動作

塑戰塑決!「菌」然讓蟲把塑膠吃了!

塑膠對環境危害甚深,雖已有研究證實部分昆蟲可降解塑膠類的聚苯乙烯(PS),但關於聚丙烯(PP)的生物降解研究很少,也沒有進一步透過腸道菌相分析,鑑定出負責降解的菌種。因此我們希望利用麵包蟲進行生物降解PP,透過16S rRNA定序分析,找出可降解PP的潛力菌種,來解決塑膠垃圾對環境造成的傷害。 我們的實驗結果顯示,麵包蟲能攝食PP並生長,且加入濕料及利用糞便移植腸道菌相能增加麵包蟲對PP的消耗量,證明麵包蟲能攝食PP與腸道菌相有關。利用次世代基因定序分析腸道菌相,發現麵包蟲攝食PP後,腸道菌相有極為顯著的變化,其中腸道菌Pseudomonas stutzeri顯著增多,經實驗證實此菌確實可降解PP,且在中性環境的降解效果較佳。

探討不同料理方式對海鮮中微塑膠量的影響

微塑膠是小於5毫米,呈線狀或塊狀的塑膠微粒。本研究以文蛤、鮮蚵、白蝦及鳳螺為材料,探討海鮮體內微塑膠含量,並模擬日常使用的不同處理方式,及不同部位進行微塑膠含量比較。研究顯示白蝦及鳳螺體內微塑膠含量明顯高於文蛤及鮮蚵,而單位重量所含的微塑膠量,鳳螺遠高於其他三者。在不同料理方式的比較中,發現吐沙可減少文蛤體內微塑膠,但使用玉米粉清洗鮮蚵則沒有顯著差異。在不同身體部位的比較中,蝦頭的微塑膠含量較蝦身及蝦腸高,若以單位重量計算微塑膠含量則是蝦腸最高。鳳螺的螺身以及螺腸所含的微塑膠量約相同,但螺身的纖維狀微塑膠比例較螺腸更高。本研究顯示,料理海鮮前若進行適當處理,應可減少人體攝入的微塑膠含量。