全國中小學科展

第63屆--民國112年

滾滾沙塵~探討不同因素對土石崩塌的影響

本研究透過資料蒐集了解臺灣邊坡土石概況,得知臺灣約有50%的土地,坡度都在40°以上,山坡多且地勢陡峭,因此山坡地災害層出不窮。 經設計實驗探究發現:泥沙適量含水可以增加安定角,使泥沙在坡地上較不易掉落,實驗中以顆粒0.21-0.42mm的中砂安定角最大。而混合不同顆粒大小的泥沙及有坡腳的山坡地也可以增加坡地的安定角。當山坡屬順向坡時,土石較不穩定,而加設岩錨可以增加土石的穩定性。 另外,發現震動次數越多及震動力量越大,泥沙掉落量會較多;當山坡坡度達到約35°時,地面震動會有較明顯的影響,土石掉落量也會較多。 最後建議:在順向坡位置,或地震發生頻繁、交通流量大及超過35°坡度的山坡地附近都較可能出現土石崩塌情況,應適度做防範。

「避蝸」天材--白玉蝸牛對各作物的迴避反應

在不破壞環境、影響生態系及直接殺害蝸牛的前提之下,我們採用以自然作物使蝸牛迴避的方式,希望能夠減少農作物的損害,同時達到永續發展的目標。我們透過多種管道得知蝸牛可能迴避或喜愛的特定作物,由於白玉蝸牛與非洲大蝸牛的食性大致相同,於是利用九宮格實驗實測白玉蝸牛對於各種作物的反應,以得出蝸牛的吸引作物與迴避作物。接者再針對上述實驗結果得到的二種迴避作物到手香與檸檬皮進行實測,研究結果證實該二作物確實可降低受蝸牛啃食的機率。我們更進一步延伸探討柑橘屬果皮的多酚含量作用,研究結果得知多酚含量越多越能對蝸牛產生迴避作用。藉由此次的實驗,我們初步篩選出會使蝸牛迴避的作物,希望日後能夠具有生物防治的實用性。

輪椅改造,提高『便』利性

近年少子化使老年人口比例快速上升,政府對老年及失能人士的照護也愈發重視,而在輔助失能人士的輔具中,輪椅及便椅是日常生活不可或缺的存在,對行動不便的使用者而言,在輪椅與便椅兩者間的移動可能增加跌倒的風險,若能將輪椅與便椅結合,將大為降低移動的風險。本研究透過生活科技及資訊科技所學,設計將兩項輔具結合為主要目標,並試圖解決兩大問題:第一,輪椅如何提供座位中空來進行如廁,而中空的部分沒有支撐要如何來改善;第二,長期仰賴輪椅者臀部所產生的壓迫性壓瘡如何來防治。本研究將針對上述兩大問題,就現有照護文獻與輔具發明,進行探討、發想、實作與改良,期望打造一台能降低跌倒風險與壓瘡發生等多功能的『方便椅』。

管道狀態對於地熱發電效率的影響

本研究是在參訪臺東金崙地熱發電廠時,了解到在抽取與回灌的過程中,地熱管路的安裝的狀態與管內的氣泡會影響馬達抽水的效率,如果可以瞭解相關變因的影響,便可以排除不利的因素,增加發電的總效率、降低成本。我們以此作為研究主題,探討地熱管路轉彎的次數、氣泡、水面高度差對於總效率的影響。研究結果發現:在馬達之前注入氣泡流量雖然不多,但對水流量有很大的影響,如果要增加地熱發電的總效率,建議抽水馬達可以設置在抽水井較深處的地方,壓力大,溶解較佳,比較不會有氣泡產生。

舞動「迴」旋──迴力鏢飛行能力與迴力效果之探究

本研究欲探究迴力鏢的飛行能力與迴力效果,並將其飛行能力區分為:滯空時間與飛行距離兩項。我們的研究發現:影響迴力鏢滯空時間、飛行距離、迴力效果,最重要的因素是「重量」、「翼面長度」、「翼面夾角」:「重量」越重,「翼面夾角」為90度時,迴力鏢的滯空時間、飛行距離、迴力效果越佳;「翼面長度」越短、「翼面重量」越重,則迴力鏢的滯空時間、飛行距離、迴力效果越佳;「翼面寬度」越寬、「翼面長寬比」比值越小,則迴力鏢的飛行距離越遠;而迴力鏢外型對迴力鏢的飛行能力、迴力效果沒有顯著影響,但V型迴力鏢是飛行能力、迴力效果最差的迴力鏢。由此可知:重量越重、翼面長度越短、翼面重量愈重的迴力鏢,其飛行能力與迴力效果最佳。

數一數 - 方格紙上的正方形和長方形

運用方格的格子點試著連出正方形和長方形,我們發現這些連接方法的類型和規律,並歸納出正方形和長方形數量的通式。(1)正方形︰奇數邊長總數=(N2+4N-1)/4;偶數邊長總數=(N2+4N)/4。(2)長方形分三種結果︰(a)正長方形總數︰(N2-N)/2、(b)斜長方形45度角總數︰奇數邊長(N2-1)2/4、偶數邊長(N2-2N)/4。(c)斜長方形非45度角總數有規律,但無通式。

大地水銀行-探討地下水的流動

屏東平原地下水位在這波旱情中下降,為了解地下水從沖積扇頂到平地的流動原理,環境因子和抗旱井抽水對地下水流動的影響,我們利用自製砂箱和類似地層沉積物的砂礫進行模擬,以食用色素呈現流線並測量相關數據。結果顯示距離中央隔水牆愈遠,流線的時間和路徑長均增加,流線的速度則減少。當地下水鹽度增加時,流線的路徑不會改變,距離中央隔水牆較近的流線速度增加,距離中央隔水牆較遠的流線速度減少。當地下水溫度增加時,流線的路徑不會改變,流線的速度會跟著增加。在模擬抽水的狀況下,流線路徑會改變,較快的流線速度會下降,流線路徑向左偏移、長度增加,較慢的流線速度下降並改往抽水口方向,且有隔水層時會使流線路徑偏移更明顯。

型不型?—青斑蝶前翅翅型、面積與越洋行為的關聯

本年度在湖西林投尖山步道標放青斑蝶總數比例為歷年來最高,推測應與風向及青斑蝶抵澎湖位置有較大關聯;雌蝶數量約占總數41.0%,高於歷年平均數值,同時整個研究過程皆維持略高比例,與往年僅存在初期與末期的高雌蝶比率不同,是否為單一年度的偶發現象?有待持續研究。由網格膠片與紀錄紙量尺所得數據顯示,不同測量前翅長的方式皆為可行紀錄方式;青斑蝶前翅長度與寬度的比值約為2,翅型較類似2個等腰三角形上下疊合之寬翼鳶形;以方格法計算青斑蝶前翅面積,發現前翅長與面積平方成正比;以青斑蝶前翅長寬比的差異超過10%來定義不同翅型,僅有1.5%分屬不同翅型,應是族群內偶發差異現象,故可推論青斑蝶前翅翅型並不影響其越洋行為。

拾級而上~從Jonah公式談矩形堆疊問題

多數人購房會要求生活空間的最大利用,其中樓梯間的置物櫃設計就是其中一例,本文是由置物櫃排列所發展的數學問題。 假設在樓梯下裝設矩形櫃子,並允許每行的櫃子最多只有兩種樣式:一種是該行的每個櫃子都是單位高度,另一種是該行最多只有一個超過單位高度的櫃子;而排列方式則是最高櫃子位於最下方且最底層的高度則是逐行高於或等於前一行的櫃子,我們將這樣的問題稱為「矩形堆疊」。 透過動手實作發現「矩形堆疊」與路徑數有關,於是建立與路徑的一一對應關係,並研究路徑問題。經由Jonah’s公式發展路徑問題後,再回來解決「矩形堆疊」問題;此外也研究變化不固定的路徑問題,對於特殊結構例如拋物線下「矩形堆疊」,都有不錯的結果。

癌細胞的「糖嗜好」~RNA-seq 技術探索糖分誘發癌細胞生長機制

糖影響癌細胞生長機制複雜,近年基因體研究技術發展,透過RNA-seq技術能全面分析癌細胞在不同糖濃度下基因表現變化,藉此窺探糖分誘發癌細胞生長機制。本研究以乳癌和肝癌細胞株為研究模式,低糖培養下癌細胞生長受阻,進而以RNA-seq技術分析,測得約16,000種表現基因,不同糖濃度培養分析組別,約100~5,000個基因表現差異,糖濃度越低基因改變越明顯,也發現乳癌和肝癌細胞基因變化情形不同。藉由富集分析,顯示表現變化基因功能主要與生長相關。經查詢文獻比對後,兩種癌細胞各挑選出十個新穎候選基因,並完成qRT-PCR驗證,確認實驗結果。本研究勾勒糖影響癌細胞生長之相關基因表現變化樣貌,並探索發現參與作用的新穎基因,有助於瞭解糖分誘發癌細胞生長的作用機制。