第43屆--民國92年

水龍捲─ 液體旋轉運動液面和漩渦變化的研究

本研究是資優班獨立研究課程的作品,結合五下科學探索課程中大氣壓力、白努利定理、圓周運動等學習單元的概念,進一步探討漩渦形成的原理和液體旋轉運動時液面的變化,及影響漩渦空氣蕊直徑大小與漏流速度快慢的變因。同時發揮我們的創造力,親自製作器材,操作實驗,設計出測量漩渦拉力大小的方法,觀察雙漩渦彼此相互推擠或牽引的現象,10 個月的辛苦研究,我們收穫豐富。

神秘的校園紅俠客─倒地鈴紅樁象

倒地鈴紅椿象在台灣南部平原非常常見,幼蟲及成蟲以植物汁液為主要食物,因多棲息於倒地鈴附近,故有此名。本實驗以學校附近棲地調查及實驗室飼養為主,以初步了解倒地鈴紅椿象生活史、形態特徵、習性、食性及生殖方式。倒地鈴紅椿象體型呈細長橢圓型、橘紅色、雌蟲體型較雄蟲大,具有一對複眼和單眼,口器為刺吸式口器,可吸食植物汁液。外生殖器雌雄有別,雌蟲具有生殖孔,雄蟲則具交尾器,行有性生殖但在實驗室飼養時發現也會行孤雌生殖。倒地鈴紅椿象有群聚的習性,將紙盒劃分成 25 區,以自然光源、暗箱及光源 3V、6V自製實驗器材,在歷時 5 分、10 分、20 分、30 分後,發現群聚的習性來自於個體尋找葉緣及光的本能行為,可能因為群聚可以使個體看起來較大,像是一種警告作用,較不容易被敵人攻擊;冬天時發現倒地鈴紅椿象會以若蟲或成蟲的階段群聚越冬,此時整個群體聚集於植物根部。以倒地鈴紅椿象棲地附近植物餵食倒地鈴紅椿象若蟲及成蟲,以了解其食性,並做為實驗室分齡飼養時的主要食物。採三齡以後若蟲及剛羽化成蟲進行實驗,發現使用棲地附近選取的植物餵食時其死亡率變化並不顯著,但只使用單一食物餵食時死亡率較高,因此在實驗室飼養時建議採倒地鈴果實和咸豐草花混合餵養,並且每日更換食物或使用扦插植株。實驗時發現冬季倒地鈴紅椿象大多數成蟲翅退化無法飛行,非常少數仍然擁有且能飛行,但至六、七月棲地觀察時發現長翅型數量大幅增加,成蟲長翅和短翅的數目會隨季節而改變。研究過程中發現圖書館中有關專門研究椿象的書籍較少,希望本篇報告能引起更多人投入椿象世界的研究;七月時學校利用暑假時間進行校園美化與整理,將倒地鈴紅椿象棲地的『雜草』清除,如此不僅使得綠色植物消失,生活在其中的大部分消費者也遷徙他處,對於生活在此生態系的生物來說真是一場浩劫,我們向學校老師反應後總算保留部分椿象的棲地,希望這個實驗不僅使我們瞭解倒地鈴紅椿象外,也能提醒大家棲地保育的重要性。

神奇的滲透現象

滲透作用對於生命的生存,非常重要。植物所需的水分,部分由滲透作用獲得;而動物則是藉由滲透作用調節體內液體和細胞間的水分;日常生活中,人們常利用滲透作用將食物中多餘的水分瀝出,避免食物腐敗,延長食物保存期限。當滲透作用進行時,溶液中的部分物質可以通過一層膜而到達膜的另一邊,意即這層膜是半透性的,又稱為半透膜。半透膜是一種薄膜,對於不同物質的通過具有選擇性。例如動物的膀胱膜、細蛋膜等。在半透膜二邊的溶液若有濃度差,水分子會自溶液濃度低區往濃度高區流動,即構成滲透作用。本研究利用蛋膜形成的天然半透膜,觀察滲透現象,並探討哪些因素為影響滲透現象的變因,藉以充分瞭解滲透現象。

趕走自由基,健康有生機?抗氧化就從蔬菜湯、糙米茶做起

本研究以 DPPH 自由基清除率、TEAC 總抗氧化力及抑制紅血球溶血等試驗模式,探討蔬菜湯與糙米茶水萃取物之抗氧化性表現,並評估該兩項水萃取物經等比例 (1:1) 混合後,其抗氧化性是否有相乘或相減之效果。結果顯示,蔬菜湯及糙米茶水萃取物其清除 DPPH 自由基能力以糙米茶較佳,而自製與市售蔬菜湯水萃物之 DPPH 清除率並無明顯差異。此外,比較蔬菜湯之個別組成 (紅蘿蔔、白蘿蔔、白蘿蔔葉、牛蒡、香菇),其中以白蘿蔔葉之 DPPH清除率最高 (74%) 。在總抗氧化力表現方面,糙米茶之 TEAC 值高於蔬菜湯,自製蔬菜湯優於市售樣品,蔬菜湯之個別組成以白蘿蔔葉最佳 (0.089±0.001) 。蔬菜湯與糙米茶水萃取物抑制 AAPH 誘導人類紅血球細胞溶血之系統,自製蔬菜湯可抑制 85%紅血球溶血,為所有樣品中最高者。此外,本研究亦針對蔬菜湯與糙米茶水萃取物中可能之抗氧化成分進行分析,其中以白蘿蔔葉之總多酚化合物 (71.1 mg/g) 及類黃酮化合物 (19.3 mg/g) 含量最高,可解釋其抗氧化力最佳的原因。

螞蟻,螞蟻,讓我看看你!

我們研究校園裡的螞蟻,總共發現七種:小黃家蟻、小黑蟻、黑棘蟻、長腳捷蟻、熱帶大頭家蟻、中華單家蟻、黑頭慌蟻。這些螞蟻的特徵、行為都不太一樣。體型最大的黑棘蟻早上八時活動最頻繁,中午最少,傍晚稍微增多。中午氣溫較高,黑棘蟻活動量也較少。天氣變化會影響黑棘蟻活動,一直下雨,牠們就不會出現。味道較重或辛辣味的東西,對黑棘蟻稍具阻隔作用,無辛辣味的物品,黑棘蟻都不怕,照樣爬過去。行動快速的小黑蟻,甜或鹹的餅乾都喜歡吃,也會取食鹽巴。和甜餅乾做比較,牠們更喜歡吃肉類。如果將食物放在水中,有水隔絕可以延緩小黑蟻入侵時間,但是有的小黑蟻仍然能夠游過去。小黑蟻受驚嚇會移巢,大約需 40-60 分鐘。

橡皮筋的壽命

日常生活中所使用的橡皮筋,彈性會愈來愈鬆。我們想了解:有哪些因素會改變橡皮筋的彈性?造成橡皮筋使用壽命的縮短?日常生活中該如何使用橡皮筋來增加它的壽命?經由這次研究我們發現:光照時間、不同光源、不同溶液(汽油、麻油、鹼性溶液)和高溫下都會改變橡皮筋的彈性。它們會使橡皮筋變鬆,但是鹼性溶液會使橡皮筋變緊。如何增加橡皮筋的壽命?是日後研究發展的方向。

神奇的大力士─曲桿爬梯車與槓桿原理的探討

根據民國八十三年以殘障類別言,臺閩地區 311,730 位殘障人口中,以肢體殘障者149,372 人(其中四肢障礙者 143,525 人,軀幹障礙者5,847人)占 47.92 %最高。我們學校小陳叔叔正是一位腳部不良於行的殘障人士,他上一般的樓梯時,非常不方便。於是,我們靈機一動,便想到要做一種可以爬樓梯的機器幫助小陳先生,讓小陳先生日後不會再視樓梯為無法跨越的障礙。我們試驗多種車子爬梯,最後決定採用曲桿的結構以帶動六輪爬梯,並自製活動梯試車,研究的重點包括:曲桿動力來源、齒輪數與扭力、活動階梯與坡度、車輪紋路與摩擦力、第二、三種槓桿原理的應用探討、利用零污染的太陽能與馬達,製造電能產生機械能,靠著後輪的穩定性和後作用力推動前方車體使車子爬上樓梯或在崎嶇不平的路況上行進。為了要環保與節能,曲桿爬梯車的拼裝,採用廢棄玩具材料,及太陽能板,並且成功的爬上階梯,也讓我們瞭解到曲桿六輪爬梯車的物理現象及貢獻人類的功能。

環保魚大車拼-蓋斑鬥魚領域行為及主場優勢之探討

蓋斑鬥魚原本棲息遍及台灣各地,如田溝、沼澤等水草茂盛之靜止水域,由於棲息環境受到嚴重污染,使得蓋斑鬥魚近乎絕跡。台北縣政府水產種苗繁殖場自 1997 年起開始進行培育及繁殖工作,在 2000 年達到兩萬尾的目標,更於 2002 年 10 月特別發放蓋斑鬥魚至台北縣學校,藉此讓這些「環保魚」在學校的水池中成為蚊蟲的剋星。為了對這種本土保育類野生動物有更深入的認識,本研究以蓋斑鬥魚為題材,在探討其豐富的「領域行為」方面,除了「追逐」之外,我們定義出「挑釁、張鰭、張鰓蓋、攻擊、拍打、互咬」此 6 種領域行為。更設計研究,先佔有領域的鬥魚,在面對入侵其領域的外來鬥魚時,具有所謂的「主場優勢」,而是否擁有「主場優勢」對於蓋斑鬥魚的打鬥獲勝機率,有顯著影響。我們並分析蓋斑鬥魚打鬥時攻擊的部位種類、次數與體型大小間的關係,發現體型相若的組別攻擊次數較多,攻擊部位以尾鰭、嘴巴為最。

吃蔬菜,不吃農藥

在這個研究當中,我們要探討在日常生活中所吃的蔬菜是否有農藥殘留?農藥殘留量高不高?接下來我們要找出去除農藥最有效的方法。另外,我們也想了解有機蔬菜是否真的沒有農藥殘留。實驗結果發現,我們在市面上購買的蔬菜大部份都有農藥殘留,但是都在安全的範圍之內。在傳統市場購買的蔬菜,全部都有農藥殘留,其中以花果菜類所含的農藥殘留量最高,再來是根莖菜類,最少的是葉菜類。在超級市場所購買的蔬菜農藥殘留量比傳統市場的要低很多,但是比較不新鮮。在去除農藥的方法當中,我們發現以清水清洗蔬菜最為有效,並且洗愈多次,蔬菜的農藥殘留量愈低。在有機蔬菜方面,我們發現有機蔬菜的農藥殘留量都很低,但是除了葉菜類的蔬菜沒有測出農藥殘留之外,其餘仍然都有農藥殘留。

大家一起來比色—比色法實驗器材的創新及改良

●目測比色法所求得的數據誤差率大,因此利用自製的器材(光敏電阻),測定Fe3+ + SCN - FeSCN2+ 的平衡常數。 ●確定以自製器材改良比色實驗的可行性 ● 用不同濃度的溶液搭配本實驗 ● 溫度對本實驗有顯著的影響 ● 改變比色法的光源,研究其結果 ● 本實驗有重現性,器材具有量產的價值