全國中小學科展

第62屆--民國111年

「葉」!「螢」在起跑點!~葉綠素的螢光強度與抗氧化力強弱的研究(以地瓜葉為例)

上自然課時提到葉綠素使我們產生好奇,我們改進前人拍攝激發光譜的儀器開始做探究,結果成功組裝出讓激發光譜可直接拍攝的儀器,而不需長時間曝光 60 秒以上, 改良了研究上的方便性,我們以酒精萃取地瓜葉的葉綠素,透過臭氧氧化葉綠素與碘滴 定的方式,驗證葉綠素具有抗氧化力,並在所拍攝的穿透光譜與激發光譜中看到葉綠素 濃度與螢光強度的變化,發現葉綠素具有螢光自體吸收的現象,而使螢光強度並不見得濃度越高而螢光強度就越大。最後我們綜合穿透光譜、激發光譜及碘滴定的方式發現葉綠素遇到酸、鹼、加熱和照射紫外光時都會影響葉綠素螢光強度與抗氧化力強弱。 (相關單元:自然與生活科技,康軒版,5 上第二單元,植物世界面面觀)

柏拉圖立體疊合體之旋轉軸證明與應用

本研究由柏拉圖立體疊合體出發,分解其結構為旋轉軸與單一柏拉圖立體,接著利用幾何推論以及向量證明在柏拉圖立體中存在的旋轉軸,並命名為 n 重軸。在了解旋轉軸存在於柏拉圖立體中的情形與其分布位置後嘗試利用SketchUp軟體將柏拉圖立體圖形以特定旋轉軸旋轉複製形成正多面體疊合體,本研究藉由柏拉圖立體所形成的相異疊合體型態,進而發現其對稱特性與對稱面存在的共同性,並推導出疊合體其對稱面總數之通式。

佔地封雲-六角點格棋的勝利方程式

本次研究以六邊形排列成各種版面來進行點格棋為主題,透過「邊數」的改變去探討彼此的勝負關係,從中找出致勝的關鍵。我們從最簡單的長條形版面開始研究,用1×n來命名(n是橫向六邊形的數量,如下圖)從1×1嘗試到1×4,探討其中是否有必勝策略,並找出其中的關鍵去推導到1×n的情況。

「均濕」的妙計–等壓出水等量灌溉裝置

本研究主要探討在同一條灌溉管線上,不同情況下各孔洞的出水量、管線前中後水壓的情形。為了要準確測量水壓,我們自製【微量水壓計】,解決外購水壓計刻度太大的問題。 研究發現,造成管線前後端出水量有很大差異的原因:j孔洞過多;k管線向上傾斜; l管線轉彎,它們的共同點就是:管線水壓前大後小。 因此「水壓」是解決問題的關鍵!我們利用針筒、彈簧設計了【孔洞等量出水裝置】,運作方式為:開水à累積水壓同時推開活塞à各孔洞同時出水à關水à水壓降低à彈簧推回活塞止水。 管線裝上等量出水裝置後,出水量的差異有效降低了:j孔洞過多61.5%à15.3%;k管線向上傾斜85.9%à15.7%;l管線轉彎98.9%à16.3%,最後也實際運用在蔬菜盆栽灌溉上,希望為省水盡一份心力!

以「獨」攻「獨」—探討獨角仙的格鬥模式

根據文獻搜尋顯示本研究為首篇發表探討獨角仙的打鬥模式。本研究透過採集、飼養台灣亞種獨角仙,觀察獨角仙的身體構造與打鬥行為的關係,分析獨角仙在夜晚七點到十點間的打架機率,找出獨角仙較會打鬥的熱點,再以手機或平板錄下獨角仙打鬥畫面、分析影片、探究打鬥模式。研究結果顯示獨角仙擅長以頭部獨特構造攻擊對手,雄蟲攻擊以「頭角」為主;雌蟲擅長以「頭部」攻擊對手,較量力氣。雄蟲與雄蟲打鬥模式為「插入式」、「拋摔式」、「掀翻式」、「互頂式」、「棒打式」;雌蟲與雌蟲間打鬥模式為「頭頂式」、「腳攻式」、「爬壓式」;雄蟲與雌蟲打鬥模式為「插掀式」、「爬壓式」、「頭角攻式」、「頭頂式」。

河中「漩」機

實地到大豹溪觀察漩渦、河道與石頭的分布,再到實驗室模擬石頭分布與河道。探討水流衝擊石頭時,石頭數量與位置是否影響漩渦的數量與形成的位置,以及單邊河道出現凹槽時,是否會影響漩渦的形成。透過石頭的密集度、水流速度、石頭的數量,三種方向研究漩渦產生的位置與數量;以及用三種不同深度的河道凹槽,觀察漩渦的數量與位置差異。發現石頭間的縫隙較寬的話,特別容易形成漩渦;石頭的間距增加或是水流速度較緩慢時,漩渦數量會增加;石頭間的夾縫、水流的匯集與分流處都是漩渦容易產生的位置;石頭數量減少漩渦也會變少;河道單側有凹槽時,會出現漩渦;凹槽深度不同時,漩渦位置與旋轉方向會有所差異。

種子總動員-探討甜羅勒在微重力、離心力與磁場等太空模擬環境下之生長情形

本研究為「探討甜羅勒在微重力、離心力與磁場等太空模擬環境下之生長情形。」研究目的之一為比較地面與太空人甜羅勒株高、子葉與新葉的生長,之二為設計實驗裝置模擬太空環境(微重力、離心力與強磁場)並觀察甜羅勒的生長。主要研究結果如下:1.太空組較地面組更快長出子葉且都高於地面組植株。2.甜羅勒於微重力環境時較快發芽,根有些呈弧形,處於正常重力時則根呈直線形。3.甜羅勒在有離心力的環境較快發芽且根呈弧形,處於無離心力環境時其根呈直線形。4.外加強磁場時,甜羅勒發芽率較高且子葉大小較平均,根較長。5.甜羅勒成熟植株在外加強磁場後,生長初期速度增加,而後趨緩,而無外加強磁場的甜羅勒成熟植株之生長趨勢則相反。

條件縱波對陰離子界面活性劑泡膜影響之研究

界面活性劑容易因表面張力特性相較一般液態物質能具有更長的膜態持續時間,並且因光的照射或是環境擾動可能有不同色彩變化。本研究探討界面活性劑在不同濃度比例以及不同條件縱波干擾下之特性。本實驗利用頻率製造器製造條件縱波,再拍攝其對陰離子界面活性劑波紋波速與波形變化的影響。探究後找出在條件縱波和靜止狀態中最佳泡膜狀態之界面活性劑之比例 (1:1) ,並發現泡膜後期會有單層的黑膜態,且其面積會逐步擴張,而在條件縱波的影響下會具有混沌態和一個或數個stranger attractors。期望未來能夠針對不同溫度與更大面積的泡膜進行分析。

金刻遇鎳,突鈀錳進

本研究利用電位儀三電極系統,於foam-Ni上電沉積MnO2及Pd金屬,並以EDS、SEM進行電極表面的深度分析,協助瞭解電極表面產物之分佈及降解效能。 研究發現,使用孔洞數較多的110 ppi foam-Ni,搭配錳試劑MnSO4及電解質K2SO4,於酸洗後以掃描速率0.05 V/s,掃描圈數12圈下電沉積MnO2,能達到較佳效果,再以定電流法400~800秒電沉積Pd金屬,能有效降解有機物,為最佳複合電極製作方式。 透過自製複合電極降解有機物RB,在50分鐘內能趨近於完全降解,且能有效改善單一MnO2或Pd金屬複合的降解效果,在五重複實驗中,第五次降解效果為第一次的90.6%,顯示其具有良好重複性。 本研究自製電極一片成本約16~17元,便宜且具有良好效果,未來可以更廣泛地應用於其他廢水的處理。

探討神經細胞特異性磷酸化PaxillinS119的進核機制與其在神經細胞生長中所扮演的角色

本研究發現在初代神經細胞於活體外生長至第七天時,位點 Serine119 被磷酸化的 Paxillin (p-PaxillinS119) 會從細胞質轉位進入至細胞核。我們使用 N2a 細胞進行轉染來探討 p-PaxillinS119 進核的分子機制,發現 p-PaxillinS119 進入細胞核需要位點Serine119被磷酸化,且得知Paxillin的 LIM 結構域中有 PY-NLS 序列,分別為 P516/Y517 及 P575/Y576,是藉由轉運蛋白 Importin β2 辨識該序列,並與其蛋白結合後帶入細胞核中。為了瞭解 p-PaxillinS119 進核對神經生長的影響,我們抑制 Importin β2 的蛋白核輸入功能,以及對 Paxillin 的 PY-NLS 進行點突變,皆觀察到軸突起始段的位置和長度異常,表示阻斷p-PaxillinS119進核會使神經細胞的成熟度延緩。我們亦發現神經細胞的 p-PaxillinS119 在細胞核中會呈現顆粒狀,與 RNA 剪接因子 P-SR 共定位在核斑點,也確認了 p-PaxillinS119 顆粒是具有核斑點的特性,顯示 p-PaxillinS119 進入細胞核後參與了 RNA 的剪接。