全國中小學科展

第50屆--民國99年

無線寬頻WiMAX 2.4GHz電磁波對線蟲老化的影響

照射WiMAX2.4GHz功率1瓦特的線蟲,從卵發育至L4晚期各階段所需的時間均比對照組長。顯示卵發育過程中接受照射電磁波會減緩其發育速度。從L1發育到L4延遲8.25小時是延遲最多的一個發育階段;但從L4晚發育至成蟲所需的時間卻比對照組短。卵發育過程中接受照射會減少其壽命。照射10小時組壽命縮短了4.48天,縮短了30%的壽命。實驗組SOD與CAT活性都比對照組低;時間愈長,SOD活性愈低,可看出氧化壓力的傷害有累積效果,但非線性倍增的關係。顯示WiMAX確實會降低體內抗氧化酵素的活性,對正在發育中的線蟲產生氧化壓力。也會延遲嗅覺恢復正常,造成其被捕食的機率增加以及尋找到正確食物的機率減低。

黏黏有虞?-各品牌膠帶黏性測試實驗

看到大賣場販賣區吊一塊很大的的廣告,其內容是TM的最新產品名叫「TM大力膠帶」,廣告布條裡面在推銷這個膠帶的黏性有多神奇。於是大家想要用科學的方法來證明是否有如廣告上所說的有超強的黏性。 實驗結果發現,膠帶的黏力可以分為最初黏力與最終黏力,不同使用目的的膠帶這兩種黏力會不同,研究發現,大部分的膠帶最終黏力會大於最初黏力。膠帶與不同接觸面貼合時,其最終黏力會因接觸面的性質不同而不同,因此使用膠帶前要先對物體表面的材質有所了解,才能選用最適合的膠帶發揮最大的黏力。 研究也發現,膠帶在70℃的溫度內其黏力變化不大,表示膠帶在台灣這樣炎熱的環境下使用對其黏力不會有太大的影響。本組研究也發現,若是膠帶與物體貼合後,在膠帶上施予正向力,有助於提升黏力。

〝紫外〞奇蹟,UV!---紫外線敏化酵素反應之研究

國一課本中「唾液分解澱粉」的實驗,依照課本步驟操作往往要經過半小時以上的等待時間才能獲得結果。而且唾液取自同學的口中,酵素含量及唾液中的成分因人而異,不僅實驗結果可能和預期的相去甚遠,衛生問題也令人堪憂。所以,我們進行課本中「唾液分解澱粉」實驗的改進,希望能加速反應速率並且尋找唾液酵素的替代材料。 根據觀測結果及實驗結論可知:我們的實驗證明 一、 白殼麴菌及小麥胚芽均含澱粉水解酵素可以替代唾液中的澱粉水解酵素。尤其同一活化時間的乾燥小麥胚芽產糖量遠超過白殼麴粉,所以建議利用乾燥的小麥胚芽取代唾液酵素。在使用白殼麴菌時,必須先以溫水(約35℃~40℃)浸泡活化,活化時間在50分鐘~90分鐘最佳。而使用小麥胚芽則需泡水50分鐘,經研磨後使用,對澱粉的分解效果最好。 二、 紫外線可加速酵素分解澱粉的速率,尤其發現UVA紫外線的照度對於酵素有明顯的影響。若貼近UVA紫外線燈,其催化反應效果最佳。此外,亦發現UVC的穿透力極小(無法穿透玻璃及投影片),因此照射UVC應建議直接由溶液正上方照射才不會被容器阻隔。 三、 若加入二氧化鈦當作光觸媒並且照射UVA紫外線燈,則強照度紫外線(貼近UVA紫外線燈),其效果會比只照射弱照度的紫外線更好。此外,UVC紫外線容易被容器的材質所隔離,本次UVC的測試結果無明顯的規律性,有待進一步的確認。 四、 我們所設計的可回收式光觸媒是可促進酵素反應而且是環保、省材料的生物晶片設計。 根據實驗結果,我們建議:將來在進行酵素的檢驗反應時,需要考慮紫外線對反應速率的影響,因為日常生活中紫外線的隨手可得(日光燈、省電燈泡、LED燈…)。反之也可以在以酵素催化進行各項醫療檢驗過程,藉由紫外線及光觸媒促進反應速率,來縮短檢驗時間。

搞什麼飛機

一、A4紙張折成的?翔機要能滑行得遠必需要平順的滑行,除了滑翔機的材質(質輕但堅固)及對稱等條件外、主要和重心位置、側翼、水平翼面積、發射速度及角度有關。不同的滑翔機條件,只要用對發射方法,也可以獲得良好的滑行距離。 二、從實驗的結果,我們獲得了如何依據滑翔機的滑行軌跡來調整滑翔機及發射方法使它能更平順的滑行,獲得較佳的滑行距離。 三、最佳發射角度和速度要能產生適合的升力使滑翔機射出後能平順的滑翔,和重心位置有關,重心越前,發射角度和速度都有增加的趨勢(角度為向下增加)。 四、最佳的滑翔機為重心位置可以使機身以穩定的速度平順的滑行。

看你飛多久-火焰木種子滯空的奧秘

尋找用風來傳播種子的植物,探討種子部分與翅膀部分的質量黃金比例為目的,討論種子翅膀面積、質量、重心位置等因素對種子滯空時間、飛行距離的影響,我們用校園中常見的紫葳科(Bignoniaceae)火焰樹屬(Spathodea)的火焰木(Spathodea campanulata )植物,撿取種子進行實驗。 我們發現隨著翅膀面積的增大,種子在空中停留的時間也跟著變久,飛行的距離也跟著變長,但不是無限制的變久、變長。實驗結果顯示,翅膀的面積增加成4倍時,有最久的滯空時間與最長的飛行距離。 利用第一次的實驗結果,我們選取4倍翅膀面積的模擬種子,進行重心位置的改變對滯空時間的影響。發現當種子置於翅膀的中央時,有較久的滯空時間,可能是當重心位於翅膀的中央時,有最大的下降截面積,有最久的滯空時間。

太陽能燃料電池

近年來,「保特瓶燃料電池」,這裝置已廣泛地使用在燃料電池教學上,稱為簡易燃料電池。但這原理雖普及但仍有創意改良的空間。本實驗力致將燃料電池與太陽能作結合為研究方向,發展出能在陽光下高效能放電的環保電池。 偶然下發現炙熱的銅片急速冷卻會裹上粉紅色的氧化亞銅﹔氧化亞銅是一價銅的氧化物,具太陽能轉換潛力,故我們有了拿它來當電極的念頭,先利用外加電壓,進行可見光分解水實驗,結果照光下分解水產生大量氫氣﹔且氧化亞銅本具高活性有光電化學性質,在逆反應時容易釋放電子產生高效能放電;並且在照光增溫同時也加快了電解速率,但溫度不能太高,而照陽光的溫度正適合,故我們試著將各種變因取出並設計實驗,來驗證與討論,最後統整設計出一個能利用太陽能的環保「保特瓶燃料電池」,對環保能量再注入無限的可能與創意。

冷水泡麵

因應發生天然災害的頻率增加,為解決在沒電、沒瓦斯的情況下,災民還能獲得熱騰騰的飲食,研發救難時用的冷水泡麵是必要的。 而泡麵要能煮熟,必須浸泡在高達80℃以上的熱水中,且持續3分鐘之久。為此,我們進行一連串的實驗,發現生石灰與水需在固定的比例下,才能滿足將泡麵煮熟的條件。同時,我們也探討了水溫、容器材質等變因對反應速度的影響,最終找到了傳遞溫度最快的內容器材質與保溫效果最佳的外容器材質。

混不混有關係!-用混合自製天然指示劑來精細檢測酸鹼值的探討

老師要我們自製指示劑時,有人煮十幾分鐘,有人用熱水浸泡個一、二小時,又燙又花時間,於是我們想透過實驗找到最佳的時間點,使大家省時又省力。此外熱水的高溫,常讓我們心驚膽顫,深怕一個不小心就被燙到,如果自製指示劑也能像茶葉用「冷泡」的泡出色來,不是更安全更節省能源嗎?最後我們驚喜的發現「紫色高麗菜」的確是冷熱皆宜,而且只要花費10分鐘,難怪教科書都愛用它來製作指示劑。我們還發現用單一材料自製而成的天然指示劑,不像廣用指示劑呈現紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫,可分辨出不同的酸鹼值,因此我們更進一步的將課本中提到的材料互相「混搭」,竟然能製作出更好,更精細的酸鹼指示劑,可以清楚分辨pH1.0~12.0(如封面圖),真是讓我們興奮不已!

圍地盤遊戲的必勝策略

圍地盤的遊戲一直是學生時代同學們課餘閒暇時會拿來互相較勁的數學遊戲之一。本次的研究將要去探討nxm地盤先下者或後下者之必勝的策略。為公平起見,則加以規定:當總筆數為偶數時,後下者有利,故規定後下者地盤數需大於先下者地盤數才算勝,否則為先下者勝;當總筆數為奇數時,先下者有利,故規定先下者地盤數需大於後下者地盤數,否則為後下者勝。 首先我們從3x3地盤開始,如下圖1。利用窮舉法研究結果顯示 地盤後下者的必勝圖共有四種,如圖2~圖5。相反的,先下者的必勝策略則是破壞此4個必勝圖。 由於3x3地盤為偶數型,而3x4地盤為奇數型。所以接下來,我們先試者研究偶數型後下者的必勝策略,即是先3x5地盤、3x7地盤、…、3x(2k+1)地盤,再推廣至5x(2k+1)地盤、7x(2k+1)地盤、9x(2k+1)地盤、…、(2h+1)x(2k+1)地盤。同理,3x4地盤,3x6 地盤、3x8地盤、…、3x2n地盤為奇數型,對先下者有利,故探討先下者及後下者的必勝策略。而另外2x2地盤、4x4地盤、6x6地盤、…、2n x 2n地盤我們發現有其特殊性,研究的方式我們一樣以不讓地為原則,去探討其先下者及後下者的必勝策略。 其中偶數型地盤推演的想法如下: 其中奇數型地盤必勝圖則分類分為「連續」型、「三筆畫」型、「封閉」型、「兩筆畫」型及「兩行」型等來作歸納及勝負判斷,舉例例如下:

環保寵物~祈禱蟲螳螂篇

從螳螂對農業的貢獻看來,它可以稱得上是一種「環保昆蟲」。為了解決飼養箱不夠的問題,我們利用回收物自製環保飼養箱,箱體應設計:通風口、可供螳螂攀爬的物件、置入食物及清理廢棄物的開口。我們設計出來的飼養箱具有省錢、容易觀察螳螂行為、攜帶及管理方便等優點。 運用螳螂除菜蟲的效果不差,母的寬腹螳螂一天最多吃17隻菜蟲;母的枯葉大刀每天食量也很驚人,最高紀錄當天吃完7隻紋白蝶後又繼續吃了5隻紅姬緣椿象。因此飼養螳螂當寵物,可以做為校園及社區生物防治的活教材。 文獻記載螳螂是肉食性只吃活的東西,但我們的研究發現,在活體缺乏的狀況下,利用餵養的方式,螳螂也吃泡軟的狗飼料,甚至質地較軟的水果牠也吃,短暫解決活餌缺乏的問題。