第46屆--民國95年

本研究針對臺灣稀有水生植物「蓴菜」之周年生長狀況進行觀察，並分析其主要成分暨化合物。由本研究結果得知：一、位於宜蘭縣崙埤湖內之稀有浮葉型水生植物蓴菜的生長周期為：以沈水葉型態休眠（1～2 月）；地下走莖與幼葉生長期（3～4 月）；開花期（5 月）；快速生長期（6 月）；花萎凋（7 月）；結種籽、盾葉成熟不再長新葉（8 月）；由葉片、葉柄、莖漸次凋萎，開始進入休眠（9～10 月）；以沈水葉型態休眠（11～12 月）。二、由蓴菜之葉片分離出十種成分，分別為：BS-2（Kaempferol-7-O-Glucosids）、BS-3 （Quercetin-7-O-glucosids）、BS-4（5，8，4’-Trihydroxyflavone-7-O-glucosids）、BS-5 （3，5，8，3’4’-Pentahydroxy flavone）、BS-6（Vitamin E: d-Tocopherol）、BS-7 （Glyceride）、BS-8 （1-0-（4-hydroxy bengoyl）-β-glucose）、BS-9（Quercetin）、BS-10（Kaempferol）、BS-11 Luteolin-8-c-β-glucospyranoside。其中經測試 BS-8 對神經膠腫瘤細胞株有 18.42%之抑癌效果，另外，BS-2、BS-3、BS-5、BS-10、BS-11 等成分，呈現良好之抑制黑色素美白作用。

本研究是延伸課本有關音叉振動實驗，進一步了解如何使音叉及所配合的音箱振動更持久、響度更大。本研究所有數據，相關係數均達高度相關。首先在研究一中，我們確定音叉應擺在木箱正中央，振動效果最佳。接著在研究二中，發現音箱木板厚度越薄時，聲音越持久，但敲擊音叉後所產生的聲音響度較小。在研究三中，若不考慮音箱內空氣柱的共振，則以音箱孔徑越小，聲音越不易衰變。在研究四中，我們成功驗證，若能引起箱內空氣柱的共振，則聲音越不容易衰變。在研究五中，發現音箱採橫式隔間時，隔間數愈多，聲音衰變較小，初始響度愈大，且隔間方式明顯影響研究結果。在研究六中，發現音箱材質，會影響發聲時間。最後在研究七中，發現音叉股數越多，振動時間越久。

高中物理教材中以水波作波動之折射現象的演示，使我們不禁好奇，水波是否與光波一樣有全反射的現象呢？因此決定對此做一番研究，並希望能做出水波的全反射現象。為確保研究結果的準確性，我們從理論著手，先了解水波表面波波速公式的推導過程，得知其中的假設條件，並依據這些條件及多次的預備實驗改進高中水波實驗的器材，以確保實驗結果在公式可解釋的範圍內。接著進行驗證水波公式的實驗，確認實驗設計正確與否。在全反射實驗之前，先進行折射實驗，再次確認實驗條件控制無誤。最後確實做出了全反射的現象，但波紋並非如預期中在介面完全反射，而是有部分非折射波穿透至深水區。再次查詢更深入的資料後，得知光的全反射其實並非在介面完全反射，而是穿透一定距離後才逐漸反射。由此推及水波的全反射，我們看到的穿透波應為全反射的正常現象。因水波波長遠大於光的波長，而可以觀察到此現象。整個過程中，我們也有兩點意外的發現。第一是在公式探討中發現普遍參考資料上公式的錯誤使用；第二則是使用光感應器可測量水波實驗中難掌握的頻率及波速數據。我們從這個過程中學到很多，也深感本身知識的不足，希望能繼續學習，並對水波做更深入的研究。

這學期自然課第一單元老師講到「熱和我們的生活」，使我燃起對太陽能爐的熱情。於是，我和老師討論後決定做個研究。老師建議我：先瞭解一些問題，譬如：有哪些方法能聚集太陽熱能？什麼顏色的玻璃當太陽光穿透後溫度最高？什麼材質（顏色）的反射板反射出來的光線最強？於是我先參考書中的知識來做一些實驗，結果發現： 一、透明玻璃較各種有色玻璃在鎢絲燈(仿太陽光)的照射下，光穿透的強度最強。 二、太陽光經反射板反射後，陽光的亮度與溫度與反射板的反射面積大小及表面光滑度成正比，且聚光愈集中，溫度愈高。 三、黑色鍋具的聚、吸熱效果最佳。 依據上面實驗結論及網站上前人的經驗，我們選用較經濟實用的鋁箔、自黏式鋁箔膠帶及自黏式PE 鏡面板做成反射板，並加以組合成近似拋物面(錐形)的反射聚熱爐具，再以透明玻璃容器充當保溫罩，內置易吸熱的黑色鍋，並以185W 赤光燈模擬太陽光照射爐具，經多次實驗改良驗證，終於設計出聚熱效果佳、爐具輕巧好攜帶、製作組裝容易的太陽能爐具。接著我們將這個太陽能爐具放在太陽光下測試，結果真的證實太陽光能將生米、綠豆、雞肉煮熟喔（如圖1、2、3）！

龍潭中豐路敏盛醫院對面，有口遠近馳名還上過公視的「泉水空」。這口湧泉為何能源源不絕的冒水？是我們最好奇、最想研究的項目之ㄧ，但是老師說我們的地質觀念不夠札實，等上五年級再探究。因此從 94 年 10 月至 95 年 3 月，近半年的時間我們針對泉水空的灌溉分布、水質狀況、水位、水溫及氣溫等問題作觀測調查。我們走遍田間小路、訪問當地長者、請教地質、生物和環科系的教授，並向鄉公所申請補助、上網查詢、參閱書籍，終於完成研究工作。我們很高興，因為從來沒有人對泉水空做過科學性的探討，都是靠著好奇閒聊，口耳相傳來認識它。在調查期間有不少鄉民非常關心的詢問：泉水空水質好嗎？為何它冬暖夏涼？它流到那些地方？如今這些疑問我們都獲得解答，並將這份研究報告呈給鄉公所，提出建議，希望能藉此落實我們的研究目的──讓「龍潭人的水--泉水空」，生生不息的滋養這塊大地！

本研究是利用聲波原理來探討拍彈西瓜與西瓜品質好壞的關係。並設計新方法－週期區間統計法，對西瓜好壞做出定量且有效的判斷。我們以拍、彈方式錄下聲音，在波形圖中標出波峰的時間座標，分別用頻率平均法與週期區間統計法，來分析西瓜受敲擊時其聲音週期（頻率）的分布狀況。結果發現使用頻率平均法，並無法分析聲音的好壞。但用週期區間統計法，卻可看出好西瓜的頻率較為低而集中(666.7Hz~800Hz)，壞西瓜則有頻率偏高且又分散的現象(400Hz~4000Hz)，這應就是清音與濁音的區別。此外水果行老板的經驗、西瓜密度、果肉受力形變量，都可與聲音分析的結果相互驗證，來證明新分析方法的有效性。但西瓜重量、糖度則與聲音分析的數據關聯性小，無法用來判斷西瓜的好壞。

為解決聲音課程教學時，各種飲料容器不容易吹出聲音的問題，進行一系列影響因素的研究。用吸管比用嘴巴容易吹出聲音；容器或吸管內徑 1-3cm 效果最好；吸管內徑 0.4-0.6cm 最適合吹奏；切口方式及吸管長度對聲音的大小及頻率影響不大；吸管挖洞會造成音量減小；吸管與容器角度以 10-20 度最適宜；吸管與容器距離以 0-2cm 聲音最大；容器材質以玻璃音量及音色最佳；玻璃瓶的高度越高頻率越低；改變玻璃瓶內水的高度可以控制頻率的高低，以玻璃瓶中氣體體積和氣體高度為控制變因時，不同的玻璃瓶都有類似的頻率曲線。我們以奧利多和珍珠奶茶吸管為例，先做出標準音與頻率的對照表，再做成簡易的排笛來演奏。

經前人實驗研究已知在大腸桿菌內表現的口蹄疫病毒（FMDV）鞘蛋白 VP1，能在老鼠及人類的癌細胞內引起細胞凋亡（apoptosis），並且活化老鼠的巨噬細胞。本實驗利用 RNA 干擾（RNA interference）技術成功抑制人類乳癌細胞 T-47D 膜上插入蛋白 integrin β1 的基因表現，經由細胞活性的測試，發現不表現 integrin β1 的細胞在經 VP1處理過後，存活率會提高；綜合前人研究，推知 VP1 在 T-47D 內的訊息傳導路徑，可能是先藉由與細胞膜表面的 integrin 結合，接著抑制下游蛋白 Akt 的活性，最後啟動細胞凋亡的機制。而在老鼠巨噬細胞 RAW264.7 中，VP1 會使 pAkt 的表現量增加，故推測 VP1 在 RAW264.7中造成的細胞凋亡，可能不是經由抑制 Akt 的路徑。另由反轉錄聚合?連鎖反應（RT-PCR）偵測 VP1 與巨噬細胞中細胞激素（cytokine）釋放的實驗發現，VP1 可在老鼠巨噬細胞 J744A 和 RAW264.7 中引發 interleukin-1α、interleukin-1β、interleukin-6 以及 interleukin-12 等介白素的釋放，具有免疫方面的生理意義。

冬天時，教室的門窗該如何開關，才能使得教室內的溫度驟降最少且教室內空氣流通，讓學生和老師不會受冷風侵襲又可以安心又舒適的在教室教與學呢？我們將教室區別為上半部和下半部，無人的上半部希望對流旺盛；下半部則希望降溫緩和，避免位於下半部的老師和學生感到寒冷。並分別考慮無風時，空氣自然對流的狀態以及東北季風時，風從教室右邊向教室吹襲的強制對流狀態。經由實驗與數據的分析結果，我們得知在冬天無風的自然對流狀態下，以下課十分鐘的時間考量，開門窗方式以打開教室兩邊的上排的窗戶為最佳的選擇；而在東北季風盛行，風從教室右邊吹向教室的強制對流的狀態下，以十分鐘後的時間考量，打開教室兩邊的上排的窗戶仍是適合的開窗方式。因此冬天不論有風或無風，想要教室內空氣流通，又不希望溫度驟降，最適合的開窗方式為打開「兩邊上排的的窗戶」。

Rattleback（又名 Celt Stone）為一橢圓形底面之物體，當往某個特定的方向旋轉後，它會開始上下震盪，然後再朝相反的方向旋轉。逆轉原因來自動摩擦力之分力所造成的力矩，此分力與接觸面摩擦係數有關，在某些條件下會產生最佳逆轉效果。我們以自己所製作的模型，來分析各種變因與逆轉效果的關係。並觀測到運動過程中，其對稱中心在 X、Y 兩方向的震盪振幅會隨時間呈現收斂的狀態，軌跡呈現出「帶阻尼的利薩求圖形」。