全國中小學科展

第60屆--民國109年

Shoot!圓錐曲線神射手

本研究主要提出新的圓錐曲線製造方法。首先,若B0B1B2B3B4為三梯五點形,則其頂點必落在一拋物線Γ上,且B0、B1、B2、B3、B4也會落在與拋物線Γ的軸平行的五條等距平行線上,當固定其中四點而改變其中一點在平行線上的位置時,則會出現橢圓、雙曲線、二相交直線與二平行直線。第二,由一個點列l(Ak)k=14 往平面上一點B0投射,滿足→BkB0=k→B0Ak得Bk,k=1,2,3,4,依→A1A2:→A2A3:→A3A4的不同比例,{Bk}k=04會落於不同二次曲線上。第三,我們分別分類兩個線束基線夾角與線束中心在平面上的相對位置、兩個基圓上點與點的角度與圓心的相對位置,用以製造各式的二次曲線。最後,我們定義了三個線束特定的對應方式,得到六個對應點共橢圓的性質。未來,我們希望能探討更多個線束的對應結果。

細辛改善腦創傷引發失智症之潛力評估

腦創傷(TBI)為阿茲海默症(AD)高風險群,其病理機制尚待闡明。已知中藥細辛具抗炎效用,是否具神經保護效果仍未知。本研究目的是探討細辛對TBI療效及其作用機制。以氣壓誘導神經元損傷,給予不同濃度細辛以評估神經元存活率,以酵素免疫吸附法評估發炎激素(甲型腫瘤壞死因子;TNF-)及抗炎激素(介白質素-6;IL-6);西方墨點法分析AD相關分子,包括類澱粉樣蛋白(A)、類澱粉樣前驅蛋白(APP)、切割酵素(BACE1)及細胞死亡蛋白(MLKL)表現,以流式細胞儀分析神經元死亡型式。結果發現,細辛能增加神經元存活率,降低TNF-、A、BACE1、MLKL表達及壞死性凋亡,提升IL-6及維持APP表現。因此推測,細辛可有效降低神經發炎反應、促進抗炎激素表現,改善AD相關風險分子表現,以達到神經保護作用。

蜂情萬種-探討五種蚜蟲寄生蜂與四種蚜蟲的交互關係

本研究主要了解(1)五種蚜蟲寄生蜂對蚜蟲的偏好(2)寄生蜂之間的競爭關係(3)寄生蜂與蚜蟲族群的動態。不同種類的寄生蜂對蚜蟲種類有不同的偏好,細長脛蚜繭蜂偏好棉蚜和稻麥蚜。岐阜蚜繭蜂偏好馬鈴薯蚜及偽菜蚜。廣三叉蚜繭蜂偏好棉蚜。異足蚜小蜂無明顯偏好。柯曼尼蚜繭蜂偏好棉蚜。同種蚜蟲中,寄生蜂偏好高齡期個體。不同種類寄生蜂演化出不同層次的競爭力以共存於自然界中,成蟲或幼蟲都可能出現競爭現象。競爭的結果使寄生蜂傾向利用不同寄主,亦演化出不同的寄主專一性。最後以Nicholson-Bailey模型為基準模擬寄生蜂與蚜蟲的數量關係。透過模擬結果能精確估計寄生蜂數量以達到最佳防治效率。寄生蜂數量充足時,可將寄生蜂分批施放以加速防治蚜蟲。

「蕨」處逢生

本實驗探討滿江紅在重金屬銅逆境下所產生的生理適應現象。我們以不同濃度銅處理滿江紅,發現滿江紅可能透過不同程度的花青素生成,藉由抗氧化機轉對銅產生耐受性;同時也發現氧化物生成量具有差異,高濃度的氧化產物會造成葉綠素分解。我們進一步以抗氧化劑NAC處理銅逆境中的滿江紅,發現原本葉綠素分解而白化的程度獲得減緩,我們推測過氧化氫是滿江紅面對銅逆境時,抗氧化系統裡重要的訊號分子。此外,共生藍菌在低強度銅逆境中,固氮產物沒有顯著減少,而過高濃度的銅會阻礙固氮表現。我們透過滿江紅在重金屬逆境下生存策略的基礎研究,期在植生復育上能具有參考的價值性,減緩重金屬污染所造成的環境退化。

公園跑切線

本篇作品旨在探討一個正三角形公園,內有一個邊長為公園邊長1/3的小正三角形綠地,公園和綠地兩者方向相同,而且中心重合。一位民眾從公園邊上的某一點出發,每次都朝著 綠地的頂點跑「切線」,跑到公園的另一邊上某一點。然後再從這個點出發,反覆一直跑下去。觀察這樣的規則模式,最後會有什麼結果?其次,如果公園和綠地都是一般的三角形,其結果與正三角形的情況是否相同?最後,再將公園和綠地的形狀推廣為正n邊形,其結果又會是如何?

智能割草機

智能割草機設計為 推車式設計及安全性智能設計。刀片高度在大約6~7公分處。不同的切割位置會影響切割的力量,隨著角度越大,施力效果越小12V馬達配12V鉛蓄電池,施力效果最好。車輪要有突起,才能深入草地中,這樣車輪才能受力。需考量因應地形的穩定性。前輪越大,遇到坑洞可以直接通過。齒輪模組以1:6能夠有較大的拉力及爬坡能力。馬達上的齒輪與車輪上的齒輪接觸點上下接觸,可避免受到草莖或雜物影響。採用2個超音波分別設定邏輯,能有效避障,擁有最佳割草路徑。

「熱」「電」共生-小型熱泵系統應用於太陽能板熱回收

發展再生能源是現在重要的課題,太陽能就是一個很好的再生能源,根據實驗得知太陽能的輻射熱會導致太陽能板上的二極體發電效率下降,我們設計了一個熱泵系統加上在太陽能板背面加裝散熱管路,利用熱交換把熱能帶走做熱回收的產品,實際運作內容就是藉由熱泵系統產生冰水再由沉水幫浦將冰水打到太陽能板背面的散熱管路,降低太陽能板溫度提升發電效率,並且利用熱泵系統將熱能轉移至熱水槽內,並設計自動化系統當吸熱量達到飽和,再自動切換氣冷散熱,以達到持續提升太陽能板效率之功效,利用熱能回收再利用,未來可應用於家用太陽能板搭配政府種電政策達到好的生活品質和能源永續發展。

「澱」「光」石火-葉片澱粉半定量分析法的設計與實測

為延伸國中教材中測定植物葉片澱粉有無的方法,使具有比較澱粉多寡之功能。我們設計出能將澱粉半定量分析的簡易方法—米字檢測法:利用「澱粉與碘液產生的深色錯合物,會因澱粉濃度不同而對米字圖形產生不同遮蔽率」之原理,製作「澱粉濃度—米字遮蔽率常模」。應用上,我們建立了米字檢測法標準操作程序,對照常模後即可快速比較葉片中澱粉含量;相較分光光度計吸光值或沉澱法,米字檢測法具有便宜、器材簡單、操作簡便等優點。我們並從校園植物篩選出日日春(Catharanthus roseus)與芳香萬壽菊(Tagetes lemmonii ),以米字檢測法進行葉片澱粉代謝實測;發現不同植物在不同季節及光照變化下,葉片中澱粉含量變化也不同。驗證米字檢測法於探究植物澱粉代謝上具有應用價值。

只(紙)是(式)電池

本研究的紙電池由鋅銅紙電池著手,藉由探討鋅銅紙電池反應環境,我們彙整所有適合放電的條件,得到一個優化鋅銅紙電池。之後為了減少重金屬的使用與延緩水分流失,我們將電解液改為氫氧化鈉凝膠,並在陰極電解液中加入過氧化氫緩解極化現象,得到一個較環保且能長時間使用的鋅紙電池。然而鋅紙電池的電壓值較低,我們將陽極改為鋁片提升電位,製得一次性鋁紙電池,並藉由密封測試探討一次鋁紙電池真正的反應機制。最後我們將電解液改為離子液體,試著將一次鋁紙電池改良成二次鋁紙電池,並探討不同反應環境來提升電壓,得到一個較佳的二次鋁紙電池,但最終測量充電之電能轉換效率發現效果不佳,故在二次鋁紙電池上仍有待繼續研究,以提升其效能。

那裡就是你

本研究主要是在探討平面上任一點對三角形三邊所在直線投影或反射後的點所連成的第一垂足(反射)三角形之性質,我們試圖對此垂足(反射)三角形作重複的動作,造出第二垂足(反射)三角形,如此反覆地進行下去,觀察它們與原三角形之間的關係,以及起始投影點的變化,並找出其規律。內容包括: 一、第一與第二垂足(反射)三角形是特殊三角形(等腰三角形、正三角形、直角三角形、相似三角形)時,起始投影點的所在位置。 二、歸納出第n垂足(反射)三角形的循環性、互換性與相似性。 研究過程中發現許多與本研究相關的著名幾何性質,如費馬點、布洛卡點、等動力點、阿波羅尼斯圓…等,也得到許多漂亮的性質,令人讚嘆古典幾何之美。