全國中小學科展

高中組

螞蟻奇觀

被科學界認為可能具有智慧的昆蟲--螞蟻,我在國中時已研究三年,並且提出了報告,當時自認為對螞蟻有很深的見解,但現在回想起來,以前對這具體而微的昆蟲之認識,是有限的,我應該繼續研究,不可半途而廢。

非負整數解

是因在課堂上某位同學向數學老師請教有關這類題目之求法,而老師是以一般分析方法解題。於足我們就互相研究出以統一化之整數圖解法。原題:棋盤形之街道(如下圖)今由 S 走到 T 之捷徑中所走路線恰平分這區域之走法共有幾種?解法:等於求滿足 x1+x2+x3+x4=10且0≦x1≦x2≦x3≦x4≦5之整數解 ,今列老師課堂上之分析如下圖,故得12種

三角形五心座標的向量解法

利用熱傳導測量比熱和熔化熱

我們利用水的升溫或降溫曲線求得本實驗儀器的高溫散熱率和低溫吸熱率。並利用散熱率或吸熱率得到作比熱實驗和冰熔化熱實驗時的散熱或吸熱,考慮到所列的公式內,而求出較準確的實驗值。

引發結晶的伏兵

市售可重複使用的熱敷包是由過飽和醋酸鈉水溶液製成,為什麼平常不會結晶,只有扳動金屬片時才會迅速結晶而放熱?一般書籍均以為金屬片上粗糙的凹痕可做為晶種(1-2)。也有人認為是以金屬片發生的聲響引發結晶(3)。根據我們的研究,求出醋酸鈉溶液在過飽和度0~0.9 之間是半穩定狀態。同時排除聲響、振動、凹痕作為晶種等猜測,證明是由凹痕中彈出晶種引發結晶,而且我們發現長尾夾可以取代金屬片引發結晶,使自製熱敷包變的更容易。我們也證實醋酸鈉晶體的水合物不只三水合物一種。

無菌培養對蘭科植物種子萌芽的探討

蘭科植物的但子不具胚乳,種子萌芽時必須靠外界供應養分,一為自然繁殖,種子必須播種在蘭根附近,靠蘭菌供應其養分。另一為無菌培養靠增養基的養分,供應僅子的萌芽,因而,我們想在此實驗中探討培養基的 PH 值,糖及無機鹽的濃度,對種子萌芽的影響。

看不見的保鮮膜──幾丁聚醣的萃取與應用

蝦蟹殼主要由幾丁質、蛋白質、礦物質三種成分組合而成,重量大約各佔三分之一,本實驗以蝦蟹殼為原料,經由洗淨、乾燥、磨碎之後,再以強酸強鹼處理,提煉出幾丁質,幾丁質再經去乙醯化反應,製得幾丁聚醣,由於幾丁聚醣可溶於弱酸,因此其應用性較為廣泛。實驗中將幾丁聚醣溶於醋酸溶液,觀察不同濃度的幾丁聚醣對肉類保鮮程度的影響,結果顯示,肉類浸置於過高濃度(5%)的醋酸溶液會造成表面蛋白質的變性,且浸置幾丁聚醣溶液後若沒蔭乾,肉類會因滲透壓的差異而開始滲水發臭。將幾丁聚醣溶於3%醋酸溶液,並將浸置過溶液的肉類蔭乾,72小時後所有的處理皆有發黑、發黴的現象出現,顯示幾丁聚醣的處理對肉類的保鮮並無明顯的成效。

蟑螂之缺氧逆境生理反應和耗氧量的測定方法

蟑螂是一種古老的生物。看起來並不顯眼的牠,竟然存在至少三億年之久,可見其適應環境的能力是其他已絕跡的生物所望塵莫及的。至於這三億年牠是如何度過的我們並不清楚,但我們可以從觀察蟑螂面對逆境的反應著手,期望透過本實驗來找出答案。我們藉著溺水使蟑螂面臨缺氧逆境,計算達到昏迷所需的缺氧時間,以及蟑螂昏迷後到甦醒所需的時間,發現蟑螂甦醒所需的時間(平均 ±標準誤:1787.4 ±117.3 秒),遠大於達到昏迷所需的缺氧時間(270.7 ±18.7 秒)。此外,藉由間隔 90 分鐘的重複溺水,發現在第二次與第三次溺水產生昏迷所需的缺氧時間,比第一次溺水長,也就是曾有溺水經驗的蟑螂,較不容易因缺氧而昏迷。此外蟑螂昏迷後甦醒所需要的恢復時間,無論是第一次、第二次還是第三次溺水,皆無明顯改變。我們利用氧化鈣等藥品與器材,設計出一套方便又有效的方法,可以測量蟑螂等小動物的耗氧量。結果發現一隻蟑螂的耗氧量其實並不高(約 0.294±0.019 毫升/小時‧公克,n = 12),也就是說,就算在氧氣極少的環境下,也可以生存一段時間,這是一般動物所無法達到的境界。也許,以上那兩點可能就是蟑螂可從三億年前存活至今而不被滅絕的原因吧!我們藉由自行設計架設的器材設備,已經發現許多有趣的現象,包含蟑螂的呼吸商(respiratory quotient)在活動期會下降,顯示蟑螂在活動期是以脂質為主要的能量來源。此外,經歷缺氧逆境後的蟑螂,其耗氧量會增加,但其呼吸商會下降,顯示出蟑螂可因應逆境而改變其生理狀態。以上的結果皆可說明,我們自行設計架設的測量設備,可以用來解開蟑螂生存秘訣的謎團。

光敏靈發光的探討

記得高一時,基礎理化實驗手冊(上)中,有光敏靈和氰光棒發光現象的實驗,這種神奇的化學致光反應,深深地打動了我們的心,更激發了我們課餘研究的興趣。

腐植酸對大豆生長及產量之影響

該項實驗蒙台灣肥料公司之委託及贊助而作,其目的在明瞭新型肥料腐植酸對於紅壤地區大豆之生長及產量之影嚮,俾以推廣之依據。