全國中小學科展

高中組

紫外光與飲水機的水質

臺灣自來水生飲的問題重重,導致自動飲水機成為社會的寵兒,由於使用機會日增,對人民生活影響日鉅,所以水質的潔淨與否,確實對大眾的健康有重大的影響,有感於此,引發吾人研究的興趣。

旋轉流體中物體移動的研究

有一個題目是“愛因斯坦曾發現:茶水在杯中攪動時茶葉向中央移動,其解答為:茶水在杯中攪動時,茶水比茶葉重(按:“重”應是“比重大”的誤植),受力較大,因而在杯邊緣,茶葉較輕,所以被擠到杯中央。”照此說法,砂子密度比水大,應向杯緣移動,但事實上砂子也會集中到中央,這一奇怪事實引起我們研究旋轉流體的興趣。

糞土變黃金─廢鹹蛋白的利用研究

(一)結婚禮餅及中秋月餅、蛋黃酥,常在餡內包鹹蛋黃,但鹹蛋白常被廠家丟棄,除暴珍天物,還造成環境污染,非常可惜。 (二)醬油、味增製造,是以醬油麴菌絲內富含之蛋白質分解酵素來分解黃豆蛋白,產生按基酸成份來製造,如果廢鹹蛋白可以酵素分解成胺基酸來使用,則廠商不需再丟棄,造成環境污染。

乾坤大挪移─離散數學中的一個問題

清華大學林哲雄教授曾經蒞臨本校演講,提到 1994 年 IMO 第 6 題曾被撤換,原題如下: 給定 n 堆銅板,允許採用下述規則來搬動:在每次搬動中,可任意選擇兩堆,從一推搬動一些銅板到另一堆,使得每次搬動後,另一堆的銅板數目增加一倍。 (一)試證:當 n = 3 時,經有限次搬動必可將 3 堆變 2 堆。 (二)當 n = 2 時,試找出兩堆銅板數的關係式,使得經過有限次搬動後,一定可以將 2 堆變成 1 堆的充要條件。 經過幾次的搬動後,我們對此問題產生濃厚的興趣。

台灣地區浮萍之研究

暑假時,信步在植物園觀賞荷花,發現水面上長滿了一大片的浮萍。仔細一看,發現在這一大片的浮萍當中,有的形態並不相似。於是我們提出了下列幾點疑問:一、浮萍到底有幾種。二、台灣具有那些種類的浮萍。三、它們的差異性何在。四、它們具有什麼樣的關聯性。由於好奇心的趨使,引發我們對浮萍做了一系列的研究。

乾坤大挪移---數獨VS幻方

三年前的科學人雜誌曾看到一篇討論數獨初盤的文章─討論使一數獨有唯一解所需填進去的最小數目,結果是17個數字。因為數獨是最近才竄起的數字遊戲,所以能找的資料也很有限。後來便想到跟幻方(魔方陣)結合,試著找出對應關係。先鎖定較簡單的4×4數獨,為了讓數獨具備特殊性質(對角線上),我們特別創造了”G數獨”─一組對角線上數字均不重複的數獨,使之在對角線上的和仍然與行列相同。利用幻方每行每列對4做模後為完全剩餘系之性質我們順利的找出一種變換方法,即在4×4G數獨固定一3×3方陣的四角,將固定角之相鄰元素互換可得一共軛數獨與原數獨以4:1及1:4比例構成X幻方。之後找到「井字變換法」亦可構成X幻方。原本想利用4×4G數獨的性質將9×9和16×16的情況解決,但用程式跑了一天還無法得到滿意的數據,因此我們開始懷疑9×9G數獨的存在性。於是我們利用Excel的自訂函式功能來找尋可能的變換法。最後,成功地找出一個廣義的變換法,其中仍是以兩共軛G數獨以1:n2及n2:1的比例製作X幻方。

蕃薯儲藏根發芽機制的探討

媽媽常常買一些蕃薯回來準備作菜,但是有的蕃薯放久了以後,就開始發芽;蕃薯的儲藏根和馬鈴薯的儲藏莖不同,其表面並沒有芽眼,但仍然可以在許多地方冒出不定芽或不定根來;國中生物課本曾經學過,成熟的根和莖在外觀及內部構造上有很大的不同,為了探究其原因,我便以蕃薯的儲藏根為材料,希望知道其在儲藏根上長不定芽或不定根的部位是否有所不同,以及影響其長出不定芽或不定根的外在及內部的因素。

由電導度探討鹽類水溶液濃度對電離度的影響

我們常認為,鹽類在水溶液中皆為完全解離,但事實果真如此嗎?於是在課餘之暇,利用高中化學實驗八「凝固點下降的測定」來探討電離子(α)與濃度的關係。結果顯示,在稀薄溶液下,電離度似乎維持在一定值,不再隨濃度變化而改變;但根據德拜胡克爾(Debye-Huckel)學說,此結果有相當誤差。於是我們想到電解質水容易具有導電能力的特性,故利用電導度來探討某些鹽類其電離度與濃度的關係。

口蹄疫病毒鞘蛋白 VP1 在細胞造成之訊息傳遞及影響

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。

植物的海軍陸戰隊-----錢幣草之水陸兩生機制探討

植物界中有許多種類具有兩棲特性,錢幣草(Hydrocotyle verticillata)即為其中之一。藉由測量滲透壓、觀察氣孔數及開闔程度、維管束的構造、測量 PEP carboxylase 活性,並與同為繖型科的雷公根或亦具兩棲性的植物黃金葛作比較,我們推導出兩棲植物轉換水陸生之機制:陸生植株移入水中會出現1.新長的葉片較小且薄2.滲透壓下降3.葉綠體的數量增多4.韌皮部在維管束的比例增加5.類似C4植物的固碳作用綜合以上,我們得知兩棲性植物會在外部形態、養分的製造、氣體的交換及水分運輸的方式上作調整,以達到最佳的生理狀態。