全國中小學科展

第59屆--民國108年

移動"塵寶"~PM2.5影響因子初探-以鄰近屏東縣測站為例

針對PM2.5的研究,我們透過氣象數據分析和實地測量及實驗,發現: 一、近三年PM2.5濃度,以潮州最高,恆春最低,工業區的大寮和林園並沒有比較高。 二、一年中,12-3月PM2.5較高,5-6月較低。 三、一天中,PM2.5在21:00到隔天12:00較高,12:00~18:00較低,適合戶外活動。 四、溫度和風速在夏秋時對PM2.5影響較明顯;吹東北風時PM2.5最高,東南風最低;雨量和降雨天數對PM2.5影響大,濕度影響小。 五、實際測量發現PM2.5超高的是吸菸區、燒烤區、香爐、二行程機車;校園內則是工地和打掃時間的PM2.5最多。 六、減少吸入PM2.5的有效方法是:選擇5-6月及下午從事戶外活動、拜拜時離香爐至少4公尺、離吸菸區和燒烤攤販至少2公尺、加速淘汰二行程機車、種植分枝多的植物和多噴水等。

「咽」奄一「襲」──澎湖蚵蛭的捕食行為探討

澎湖牡蠣養殖受扁形動物蚵蛭危害嚴重,但缺乏相關攝食研究。本研究首次採集澎湖與金門蚵蛭,建立標本以利研究。經形態和性腺切片比對暫定為Stylochus(Imogine)orientalis splendida Bock,1913,建議發表為新種Stylochus splendida。後者為Stylochidea科的未描述新種(Stylochid sp.)。澎湖蚵蛭捕食過程分為攻擊期、捕食期和消化期。首次發現攻擊期的重要性,蚵蛭的咽在攻擊期斷裂形成無固定移動方向的離體咽,使牡蠣開閉殼頻率增加並死亡。離體咽會使文蛤外套膜萎縮,且與數量呈高度正相關(R2=0.96)。咽組織切片大量分支,有利伸出以斷裂,內含兩種不同形態分泌型細胞,推測有助於捕食。離體咽顯著影響文蛤死亡率(R2=17.37, P<0.01**),且與數量呈高度正相關(R2=0.90)。此種攝食模式的發現,可望對防治的研究提供幫助。

「蠟」「咀」成灰淚始乾

在本次研究中,先觀察蠟蟲分別在24與72小時內食用PE、HDPE、LDPE以及鋁箔的面積,分析蠟蟲對四種目標材料的偏好程度,再取出蠟蟲消化道於低溫環境搗勻,並均勻抹在四種材料表面,觀察是否有被分解的跡象,發現目標材料的重量確實減少,最後透過共生菌培養尋找並研究是否有可能與其相關的共生菌存在。 經由一系列實驗,證實蠟蟲消化道內存在能有效分解聚乙烯、高低密度聚乙烯和鋁箔的酵素,且在共生菌液態培養下發現共生菌有增殖現象,最後,透過固液態混和培養出與蠟蟲分解聚乙烯現象最具相關性的菌種,在未來有足夠的資源下分離出其基因序列,再透過轉錄轉譯技術,製成大量酵素,便可以對現今處理難分解垃圾難題帶來新的解決契機。

人不知我、我獨知人~空手道對打時反應時間的探討

本研究使用兩台普通攝影機,加上電腦影像處理軟體繪聲繪影和After Effects、文書軟體Excel、免費運動軌跡追蹤軟體Tracker,成功收集到空手道社團中,15名國中學生及1名教練對打時攻擊動作的相關運動數據。接著製作情境模擬影片,測量空手道社團國中生15名、非空手道社團國中生15名的反應時間進行探討。實驗中發現,可以經由平日的空手道訓練課程、模擬情境影片的加強訓練、以臉部為凝視的重點位置等方法,縮短對打時防衛的反應時間;攻擊時則要強化速度、減少上下方向晃動,才能讓對手來不及反應。本研究可提供給一般學校及運動社團做為參考,作為基本的運動動作分析及訓練輔助的方法。

減震行不行-論改變地基密度分布的減震效果

本研究旨在利用地震波在通過介質後的干擾性質,改變建物地基密度分布以減輕地震的地表振幅。本研究中分別以自製程式進行地震波數值模擬,並利用實際地層模型進行震動實驗,驗證此構想的可行性,並找出最佳地基密度分布。 模擬程式以利用簡化的力、加速度、和質點性質的關係,進行地震波表面現象的模擬,將結果繪製成3D圖表觀察其地層變化,並比較出減震效果最佳的密度分布。實體模型根據實際地層資料製作,利用國家地震中心的地震機台模擬真實地震的地動情形,與程式結果比對。結果顯示與數值模擬的預測相符,在現實中也可減震。此工法可實踐在城市中,與有抗震工法相比,具有可針對大範圍減震的優點。也可與其他抗震工法互相搭配提升減震效果。

利用致敏小鼠模式探討氫水治療氣喘之效能

近年氣喘盛行率逐年提高使得醫療支出越來越多。目前類固醇是被廣泛利用的藥物,長期使用會有許多副作用。氫分子醫學近十幾年的研究指出氫分子具有抗氧化、抗發炎等功效能降低對細胞的損傷,因此本研究想探討氫水治療氣喘的可能性。 本研究以氫水作為實驗藥物,利用 A549 細胞給予LPS刺激模擬發炎反應,檢測氫水對於細胞之毒性,發現氫水對細胞不會產生毒性,且觀察到氫水可以透過抑制細胞核內的 STAT3 路徑,降低IL-6基因表現,進而抑制 LPS 刺激 A549 細胞後所產生的發炎反應IL-6 及 IL-8 分泌量。最後,利用氣喘小鼠模式給予氫水治療,檢測其呼吸道阻力的變化以及血清中IgG1抗體,結果顯示氫水治療的小鼠有些微減緩氣喘病徵,整體來說氫水是有潛力發展成一種氣喘的治療藥物。

金門航空站飛機起降之都卜勒效應探討

本研究針對飛機頻率與都卜勒效應進行研究,我們一起在金門航空站附近的起飛降落點分工錄製影片與蒐集資料,進而使用BORIS、Audacity、Spectrum、google科學日誌、世界迷霧app、flight tradar等軟體進行資料分析,觀察飛機起降聲音的頻譜趨勢,再利用都卜勒的公式配合溫度以及飛機起降角度的修正,套入資料後計算飛機的降落速率。分析過程中發現了ATR機型相較於大型渦輪飛機來得好分析出速率與頻譜趨勢,我們也設計了簡單的小實驗驗證飛機接近與遠離其渦輪或螺旋槳對於其風速影響,也搭乘了數趟飛機進行飛機內頻率的測量。經過一番摸索我們發現其實可以利用簡單的儀器與軟體去分析飛機的聲音頻譜,藉由一連串的探討與分析發現都卜勒效應是實際可以在日常生活中運用的。

引「陽」入室~將陽光導入室內之研究

節能減碳議題目前最受矚目。本研究利用雷射光模擬太陽光,找出兩玻璃鏡片之間的角度約20度時,可最有效率收集陽光;製作陽光收集器,並尋找各種反射鏡片的最佳材料。改良後,使用「防水塑料鏡面貼紙」製作第三代陽光收集器,兼具前代優點且增強防水效果;在陽光收集器下方放置「凸透鏡裝置」,使光線更容易聚集,並由光纖將陽光引導至室內,形成陽光收集器綜合裝置。研究顯示:1.第三代陽光收集器(綜合裝置) 照射照度計,比較後發現增強效率為原本的3.76~22倍 間,平均值為12.22倍。2. 光纖長度並不影響引導至室內光線的強度。3.預計應用在學校教室及地下室照明,及改善榕樹下陰影處草皮不易生長之問題4.陽光收集器收集效率高,可直接裝置太陽能板上。

凍不凍就想吃「薜荔凍」

三年級自然課的「做果凍高手」,引發大家對果凍成因的好奇,薜荔剛好是大家垂手可得的實驗材料,加上「愛玉」產於海拔較高的山地,如果能將好吃營養又解暑的「愛玉凍」,以經濟實惠價格又能在平地量產,薜荔只要附生於樹林、果園、牆壁、橋梁等建物,不需要再爬山涉水冒著生命危險的去摘取愛玉,相信對農民和大眾都是一大福音,夏天可吃到價格更實惠的「薜荔凍」,透過這個研究探討,找出最佳的「薜荔凍」生產模式,造福大眾。 本研究主要有幾個實驗,用四種不同時期採收的薜荔籽,與四種不同水質的結合,在三種不同材質的盛裝容器,交互產生的作用,發現紫紅皮未裂果的薜荔籽,與市售礦泉水的組合最佳,能夠成功的做出果凍。

I sink therefore I am

本實驗由透明壓克力管做盛水容器,上下密封後固定於震盪器上方使其垂直振動,水中的氣泡可能會下沉而非上浮。我們觀察水中的自製人工氣泡於不同因素下的下沉運動情形,並依觀察結果推測造成其下沉的因素,我們的理論所運用的變因有容器振動時的加速度、頻率、液體的黏滯係數、氣泡的形變量(不同材質),經過實驗後我們發現頻率並不會影響人工泡泡下沉的情形。我們將不同條件下,透過tracker程式追蹤其下沉的軌跡和時間的關係,再經由牛頓第二運動定律、阻力公式和簡諧運動結合推導出氣泡運動公式,再將此公式寫進Mathematica程式,並分別討論容器座標下的人工氣泡和實驗室座標下的人工氣泡,將所得到的理論值和實驗結果數據加以討論。