全國中小學科展

高中組

篩選兩點鋸鍬形蟲分解纖維素之腸內菌

本實驗使用兩點鋸鍬形蟲的二齡幼蟲,將腸內菌分為前腸培養、後腸培養、上清液培養、下清液培養,以有氧環境或厭氧環境中培養,來分析菌相是否具有差別。結果顯示前腸與後腸純化後菌落種類相似。下清液較上清液具有較多真菌,而純化出來的細菌菌落種類相似。在有氧環境中共培育純化出35 種菌落,其中有3 種菌落有分解纖維素的分解圈形成;在厭氧環境中,共培育純化出81 種菌落,其中有4 種菌落有分解圈的形成。從我們的實驗顯示兩點鋸鍬形蟲幼蟲的腸內菌大多都是厭氧菌,但是不論有氧、厭氧皆有可分解纖維素能力的微生物。

臺北近郊三種皮異屬竹節蟲之比較

此研究針對臺北近郊常見的三種皮異 (虫脩) 屬竹節蟲:山桂花竹節蟲 (P. elongatus)、粗粒皮竹節蟲 (P. illepidus)、雙色皮竹節蟲 (P. bicolor) 觀察其生活史、食草、野外棲地環境並比較外部形態,尋找出簡便的辨識方式。其皆為多食性,粗粒皮竹節蟲棲息於山稜線附近,生活週期與筆羅子的萌芽相關;山桂花竹節蟲喜歡乾燥,若蟲以台灣山桂花、變葉懸鉤子、杜虹花為主食;雙色竹節蟲偏好潮濕的底層,以赤車使者、長梗紫麻為食草。 其皆為一年一世代,卵期約270 天,生活史約330 天。在臺灣北部八月下旬以後就很難發現這三種蟲的蹤跡。兩性生殖,成蟲雄小雌大,卵無黏性。產卵量以粗粒竹節蟲最多,約可產200顆卵;最少為雙色竹節蟲則可產140~150顆。

豈知潮無信—探討臺灣西南海域颱風暴潮關係

本研究選取兩種最易導致暴潮之颱風路徑(南北向及穿越型),共四個颱風時期的潮位及氣象資料進行分析,結果顯示暴潮有空間上的傳遞性及對氣壓反應的延遲性,以數學工具及物理原理建立網格模式探討流體的運動,再和觀測潮位比較。結論如下:一、暴潮具有空間傳遞性,與颱風路徑、風場結構、地形有關。二、暴潮亦具時間延遲性,且穿越型颱風易造成台灣西部沿岸潮流堆高。三、建立的模式能簡化流體運動並探討因氣壓差導致的海面高度變化。四、建立的模式可印證實際觀測到的潮位,穿越型颱風在水位未達平衡前颱風已移動,故各測站呈現明顯的延遲;南北向颱風水位平衡時颱風才移動故影響潮位的主要因素為氣壓,且切過邊緣的長水溝模式較符合觀測結果。

光學影像探針用於檢測細菌感染之研發

本實驗之目的在尋找臨床上針對檢查傷口有無細菌感染時更快速有效的方式,同時期待能降低這方面的醫療成本。本實驗選擇以刀豆蛋白A做為細菌的靶向配體,因為以刀豆蛋白A 製出的光學影像探針可以檢測出大部分常見的細菌。利用刀豆蛋白A與螢光染劑合成所製出的光學影像探針吸附細菌,以達到檢驗有無細菌感染及標記細菌分布的目的。實驗結果顯示,製成的影像探針可以檢測和量化細菌的數量,同時不會對細胞產生毒性。本研究結果初步支持了光學影像探針應用於細菌感染檢測的可行性。

飛天魔毯

一、我們先以正立方體上、下底面各取一對角線(而上底面投影至下底面之兩對角線不平行),在這兩對角線上各取一動點,在兩動點連線段上取一中點,證明正立方體此中點的軌跡圖形並求得面積。 1.利用國中所學之幾何證明方法求證軌跡圖形並由高中數學第二冊第二章三角函數所學求圖形邊長及面積。 2.另以高中數學第三冊第一章向量幾何、第二章建立空間座標系及第一冊第一章直線方程式、第三章不等式以座標幾何再次求證。 二、再探討五角柱體、六角柱體、八角柱體(各角柱體之上、下底面互相平行且均為正多邊形)的情況,進而推廣兩動點連線的分點軌跡並加以製表。 三、同理推論十角柱體及十二角柱體可能情形。

颱風的烙印--侵台颱風路徑對災害的影響

當颱風侵襲台灣時,或多或少都會造成災害和損失,本篇研究是利用氣象資料探討各類\r 侵台颱風路徑對台灣降雨、風力及焚風分布的影響,再利用各縣市土石流潛勢溪流及產業結\r 構的客觀資料與各類路徑造成的降雨、風力及焚風分布互相交叉分析,推估不同路徑可能所\r 造成的災害。研究結果顯示,影響降雨分布最主要的因素為颱風路徑,加上地形,造成迎風\r 面比較容易降雨;影響風力大小分布的因素為靠近颱風路徑的縣市,風速都較大;影響焚風\r 出現地區的主要因素是位於背風面且位置離山脈較近。而由資料所推估的可能災情,以第二\r 類及第六類路徑所帶來的災害較為嚴重。未來可先判定颱風的侵台路徑,再利用我們的災害\r 推估結果當做參考,針對各縣市作災害防範措施。

『微』『柴』是用~親愛的,我把時間變短了!

原油價格上漲,欲尋求替代能源,而生質柴油是目前一種最具潛力的能源,具有循環、再生的特性,所以研究生質柴油引起我們的興趣。實驗室以醇類與油脂酯化生成生質柴油,以加熱方式,在適當的觸媒下,運用化學形式將其轉換成生質能。為使反應完全,會添加過量低碳數醇類。使用的觸媒為強鹼,其缺點-過量催化鹼會使其轉為皂化反應;運用 TLC 片,觀察反應是否完全。也利用微波的特性-加速反應,進而生產快速及高產率的生質柴油。也用超音波製造生質柴油,並比較傳統加熱、微波超音波生產的生質柴油。為了解生質燃料及一般石化燃料的環境污染性,用空氣幫浦收集其廢氣中的二氧化氮,評估其污染性。實驗後發現,有催化鹼的甲醇溶液能生產較多生質柴油;氫氧化鉀甲醇溶液 1.4﹪ 且油與醇莫耳數比 1:9 較佳;氫氧化鈉甲醇溶液 0.8﹪ 且油與醇莫耳數比 1:5 較佳。而一般加熱以 60℃加熱 60 分鐘較適當;也運用 SD-22 柴油引擎測試出生產的生質柴油可運用於現今的柴油引擎上。所製造的生質柴油與一般柴油任何比例互溶,皆能使引擎發動。而微波能使反應時間縮短至四分鐘;而經分光光度計檢驗,顯示使用生質柴油能有效降低污染。

暈頭轉向─揭開太陽自轉的面紗

本研究主要是利用數位相機所拍攝的照片,以電腦應用軟體Photo Impact、Math PS 處理影像並讀取黑子座標,先找出將近十個月中太陽自轉軸與地球自轉軸夾角的變化,結果與天文年鑑的數據相當符合、最大偏角約26 度,顯示此方法對於自轉軸方位角的測量相當精準。藉此進一步求得的太陽自轉軸傾角及太陽自轉方向和週期,發現太陽自轉方向與地球公轉方向一致;自轉軸亦非垂直黃道面,而是約在九月時其北極傾向地球的角度最大且在二月左右時背離地球的角度最大;太陽赤道附近自轉的恆星週期約24.9 天、會合週期約26.9 天。

我要活下去

N 個人圍成圓圈並編號,由第一個人開始,先留一人再淘汰一人,以此類推,此乃約瑟夫問題。而由第一個人開始,先淘汰α 人再留β 人以此類推,以求倒數第K 個人的是汰留問題。解決α=1、β=1 與任意的γ、N 即是我們的第一步。找到任意的α、γ、N 及β=1是我們的第二步,轉成進位法以找出演算法是我們比較大的突破,也推出了演算法的通式。雖一般任意α、β、γ、N 尚未完全的解決,但在一些特殊的情況下,如α=β 我們也得到了結果。我們在約瑟夫問題與汰留問題之間找到了關係式,並加以討論與研究。

星星相映-以理論與觀測探究雙星形成機制

在銀河系中,多數恆星以雙星系統存在,因此雙星的形成機制在恆星的演化理論中扮演極重要的角色。但目前天文學界對其形成的機制未有定論,而爭論的焦點主要為兩個假說:一個假說為當分子雲在裂解為雲核時,同一雲核會形成兩顆恆星互繞;另一假說為不同雲核會分別塌縮為不同的恆星。這份研究中,我們以金斯最小質量與半徑為理論依據,找尋了上萬筆的觀測數據,並利用兩種不同的算法----週期公式與視直徑法計算出雙星間距,進而分析雙星間距的分布。結果中,我們發現前主序雙星間距分布圖出現了一個小於金斯最小半徑的峰值,經過推論我們排除了兩種方法的觀測限制可能造成的偏差,最後得出結論:分裂說必定存在,然無法排除捕獲說的存在。