全國中小學科展

第61屆--民國110年

蚊蟲「竺」客令?

本實驗探究天竺葵萃取液是否有防蚊之功效。第一個部分:使用光學顯微鏡進行天竺葵葉上、下表皮及莖的表皮之切片觀測;第二個部分:製作天竺葵研磨及減壓濃縮萃取液;第三部分:探討校園中是否有天竺葵的天敵,將飢餓三至七天的植食性動物置於只有天竺葵的箱中,觀測其是否啃食;第四部分:研究天竺葵萃取液對蚊子、果蠅及蒼蠅的致死率;第五部分:檢測萃取液塗抹於手上是否有防蚊功效;第六部分:測試天竺葵萃取液是否有趨蚊效果。實驗結果:1%天竺葵萃取液對蚊子達到LD50;趨避實驗顯示,天竺葵萃取液相對水,對白線斑蚊具顯著性忌避效果,此外塗抹於身上也可避免蚊子叮咬。若要在校園當中大面積種植天竺葵,則要小心天敵─—蝸牛與蟋蟀。

聽海哭的聲音~探討影響海洋噪音的因素

本研究透過實地採樣與實驗室模擬,欲探討影響海洋噪音的因素。在實際採樣中,實地測量高雄市區各處水體之酸鹼值、鹽度及吸聲係數,以探究實際環境中水體如何影響聲音吸收程度。在模擬實驗中,改變水體不同酸鹼值、鹽度等因素並測量聲音音量之吸收係數。結果表明聲音吸收程度受水體酸鹼值影響較大,且吸聲係數在pH7.6~7.8之間有一極大值,因此隨水體的酸化和鹼化,吸聲程度皆降低,以酸化降低較快,鹼化降低較慢。

以不定方程探討正三角形衍生圖形之無縫密鋪關係

本研究探討正三角形衍生圖形與拼板個數的關係。 一、以A和B拼板無縫密鋪由 塊邊長 正三角形組成水平衍生圖形,發現 (一) a是奇數 條件:至少需t個B拼板 最大拼板數:A拼板(at^2-3t)/2個和B拼板t個(2▲1▼) 範圍:A拼板(at^2-3t)/2-3k個和B拼板t+k個(2▲1▼)、k個(1▲2▼) (二) a是偶數 條件:需要偶數個B拼板且兩類型個數相等 最大拼板數:A拼板(at^2)/2個 範圍:A拼板a/2 t^2-3k個和B拼板兩類型各k個 (三) 解的存在性 除a=1_ ,t=1與a=1_ ,t=2外,其餘必有解存在。 二、增加拼板種類 無縫密鋪邊長 正三角形衍生圖形,需 拼板m,n,p,q個, 則2m+3n+4p=at^2或2m+3n+8q=at^2 解的判斷法則 步驟1:找最大拼板的個數範圍 步驟2:根據最大拼板個數切割圖形,將剩餘區域切成可無縫密鋪圖形,最後剩餘不為 或 ,則可無縫密鋪 步驟3:利用n的奇偶性,計算A、B拼板。

光下弄冰─利用廢棄壓縮機自製「光」驅動「冰」儲能系統

在全球氣候變遷及經過日本311海嘯對核能電廠破壞所造成的核污染,我國立志推動無核家園及綠色能源,而儲能的方法也將成為研究的方向。本研究利用太陽能光電板透過冰電池系統將電力儲到蓄電池以外,也透過相變儲能的方式將水結成冰,在實驗中測試了4種不同的冰電池管道,結果發現增加銅管對水的接觸面積,一來可快速使冰電池內的水快速結成冰,二來可不必將滷水溫度打到太低的溫度,以減少壓縮機耗能。 我們直接把太陽能光電板所產生的電力,可將水儲存為冰的型態,將冰電池融冰後的冰滷水送至風機是可以維持出風溫度為12℃左右,可有效提供負載空間做空調使用。這個系統所消耗的電是由太陽能板所產生的電能,創造不同以往的太陽能儲能模式。

「色不易控,控不易色」--蒙克懷特錯覺看透透

簡單的有色條紋或圓點分散覆蓋在物體表面,會讓人產生與物體原色不同的錯覺,即為蒙克懷特錯覺。本研究首先利用不同顏色的襯底、被觀察圓及覆蓋條紋組合成平面實體測試圖,改變其仰角、遠近探討被觀察圓錯覺色的差異。發現測試圖仰角愈小或愈遠時,錯覺色與原色的差異愈大。接著使用photo cap繪製各式測試圖,分別改變襯底、覆蓋條紋顏色、條紋間距,觀測被觀察圓錯覺色的變化。研究顯示被觀察圓錯覺色的RGB 值會介於原圓與覆蓋條紋之間;襯底與錯覺色明度呈反向關係;覆蓋條紋間距愈小,錯覺色與原圓RGB 值相差愈遠。最後,在透明裝有稀釋果菜汁的玻璃杯外表貼上有色條紋或圓點,成功地運用錯覺原理將稀釋果菜汁調回原汁顏色,並設計出錯覺色小燈具。

「螺」中有因,「旋」中有序:探討洋紫荊果莢規律螺旋開裂之因

研究首度發現果莢兩種捲法,是因果皮的三種細胞薄壁細胞、厚壁細胞及纖維的排列及厚度不同導致,其中厚壁細胞收縮最大。成熟時 內果皮收縮較外果皮多, 常瞬間爆開,之後形成 內捲式 螺旋 測得種子最遠達 9 公尺,平均速度 6.5 m/s ,彈出力最大 0.55 N ;老化後,形成外翻型。 纖維斜向造成螺旋,越平行越規律 ,在螺旋中發現內捲外翻的單節螺旋長與纖維夾角和果莢旋轉圓周有不同 的數學 關係。果莢 傳導不佳,但可吸 放 水蒸氣及輻射熱,改變含水 量 ,促使 開裂 及捲度的改變。 分析 22 個果莢 的 型態,加上以高溫尼龍線材及 乳膠模擬 纖維與厚壁細胞,發現 果皮 收縮 程度 大 、 寬度越小及 纖維角度 越大會使捲度提升, 另分析五種果莢 也得證。各果莢已演化出特有開裂與捲曲幫助傳播。

別有「滋」味—探討不同條件製程對美乃滋黏度的影響

為觀察不同條件製作之美乃滋品質,我們選擇黏滯係數作為測試標準,並以學生品評分數進行比較,選擇品質較佳之美乃滋。本研究以不同攪打轉速、油品種類、含油量、蛋黃的存放狀態(溫度)、含糖量、添加的檸檬酸及食鹽水溶液佔整體濃度比例為變因。實驗結果攪拌器各個轉速的黏滯係數相近且皆能達乳化作用,芥花油(飽和脂肪酸低)的美乃滋黏滯係數較高,高油、高糖、冷凍蛋黃會提升美乃滋的黏滯係數,加檸檬酸或加鹽則會降低美乃滋的黏滯係數。品評後發現同學喜愛美乃滋的外觀顏色、香氣差異不大;整體接受度與黏稠度(口感)有正相關,再以統計軟體SPSS分析品評的口感與測得的黏滯係數為高度正相關。最後,依實驗及統計分析結果來研發出健康美乃滋。

「風」功偉「葉」

以往進行風力相關實驗時都是利用手工製作各種葉扇材料,其成品會因人為因素多有差異,不耐用且無法做到商品化的程度。本研究利用Inventor3D繪圖軟體進行繪製各種形式的葉扇以及板擦吸塵器的各層構造,找出最佳配置製作出一台客製化且符合人體工學的3D列印板擦吸塵器,以測量吸取保麗龍球的數量來作為判斷吸力大小的依據,並且自行設計Webduino空氣盒子檢測程式進行擦拭黑板後的PM2.5數值變化為量化標準,來評估效能。吸塵器的原理是利用馬達高速運轉,在內部產生負壓,將灰塵吸入集塵袋。實驗結果發現,葉扇攻角、數量、葉扇形式、進氣口型態,…等,都會影響板擦吸塵器吸力的大小以及穩定度。本次我們發展出效率高且商品化的板擦吸塵器來解決教室內粉塵汙染的情形。

豆渣萃取物抗皮膚發炎之作用及機轉

豆渣是大豆經萃取或壓榨提油後之副產品,由於豆渣內的異黃酮成分具有抗氧化及抗發炎效用,對於治療皮膚發炎性疾病是個相對無害且較不昂貴的選擇。異位性皮膚炎是一種易復發的慢性發炎皮膚疾病,開發有效及副作用少之藥物是目前重要課題。本研究利用液相層析串聯質譜分析豆渣萃取物(ISO-1)內含的異黃酮成分,再利用TNFα/IFNγ刺激人類表皮角質細胞後進行實驗,發現ISO-1比常見異黃酮純成分genistein更能抑制細胞激素上升。並進一步發現ISO-1對異位性皮膚炎致病細胞激素IL-4、IL-13造成的細胞發炎反應及其相關MAPK、JAK-STAT路徑活化具有保護作用,且可有效抑制組織胺誘導癢感相關蛋白TSLP之基因表現。最後以小鼠過敏性癢感行為模式來證實ISO-1可降低因卵白蛋白抗原誘導之小鼠癢感行為。

醉後生還者──醉漢走路問題的二維延伸探討

本文主要是在探討二維醉漢走路問題的各種情形。 參考一維醉漢走路的原始問題「一醉漢從距離懸崖一步的位置出發,另一端則是無窮延伸的道路,醉漢在道路上每步以一固定機率不停的前後隨機移動,直到落下懸崖則停止移動,試求醉漢落下懸崖機率為何?」我們將其拓展至二維平面上,利用一路領先問題的概念以及無窮級數的生成函數,探討二維一邊懸崖、兩邊懸崖以及三邊懸崖的情況下,不同移動機率組合,醉漢落下懸崖的機率,並發現Catalan Series是研究二維醉漢走路問題很有力的工具。