全國中小學科展

高中組

多醣類廢棄物轉化為微生物燃料電池研究

本研究以綠能概念出發,嘗試將各類富含纖維素的廢棄物先行回收,經水解處理產生葡萄糖,再以葡萄糖為養分供應微生物繁殖。微生物分解葡萄糖之機制為氧化還原反應,經由電池裝置而產生電流,順利完成廢棄物轉換為能源的目的。在水解條件中,硫酸水解效果較鹽酸佳,硫酸水解效果為8M>9M>10M>11M;而就葡萄糖產量而言,木屑相較於舊棉質品、白紙產量較低,而在30~40分鐘是三者之最佳水解時間。比較白紙及舊棉質品葡萄糖產量,舊棉質品和白紙平均濃度約相等。最初所設計的第一代微生物電池,所產生之最大電壓可高達60mV,且持續放電時間長達5小時;而改良第二代燃料電池所得其最大電壓為125mV,且電壓在100mV以上持續時間72小時,十分穩定。本研究藉由廢棄物水解所產生之葡萄糖而供應微生物發電,是綠能觀念的延伸,應用上的創新,希望往後再改良、測試電池裝置,持續提高電壓及發電時間,製作出未來的替代能源。

地錢抱子萌發之研究

孢子是植物世代交替中,有性世代的第一個細胞,高中生物課程中有小孢子(花粉)萌發的探討,也有蕨類原葉體的觀察,歷屆科展中,也不乏有關花粉或蕨類孢子的研究。但是隸屬無維管束植物的蘚苔類孢子,卻一直未見有關的探討。 課本提到苔類孢子萌發後長成原絲體,卻不曾說明蘚類孢子萌發會長成什麼?而且,它們的孢子萌發和開花植物的異型孢子(花粉)萌發有何差異?我們常說厚壁孢子較能抵抗惡劣環境,究竟它們的忍耐力到何程度?自然環境中,它們必需跟其它的孢子競爭,在競爭下,它又是如何呢? 為便於研究之進行,我們選用當季最容易採到大量抱子的地錢作為研究對象,研究其孢子萌發有關之現象。

蝦紅素和甲基睪固酮對血鸚鵡呈色之影響

血鸚鵡(blood parrot, Cichlasoma var.)為台灣常見觀賞魚,為人工育種產生之魚類,無生殖力,但具有易飼養及容易取得等優點,因此本研究以血鸚鵡為實驗材料,並結合環境中常見之類胡蘿蔔素家族中的蝦紅素,探討食物中混合不同濃度的蝦紅素和甲基睪固酮所組成的3 × 4 複因子,對血鸚鵡體色的影響。研究結果顯示蝦紅素和甲基睪固酮對血鸚鵡的成長率及飼料效率沒有影響,但飼養4 週後,血鸚鵡的體色顯著受到蝦紅素和甲基睪固酮的影響(P=0.001),推測甲基睪固酮應能間接促進血鸚鵡於皮膚或肌肉組織中儲存蝦紅素,所以體色才會轉紅,並且亮度降低。

極限應用

極限在近代數學中無異扮演者極重要的角色。但是在高中數學介紹了極限之後,我們卻很少找到實際去應用的例子。有很多例子本可用極限的概念作一典型的描述,但是數學課本一直避而不談;我們看整個課程,除了切線、導數一部分採用極限的作法,極少數是以極限為立論的根據。並且在一般學生的概念中,對於極限的定義都似懂非懂,原因是在於其抽象的證明。今天我們希望能藉此件作品來引起大家對於這個部分的重視,我們盡量少用證明,而多用實際運算來作這一些題目。我們只要先把握住一一一個(數列(點列)若收斂,則極限唯一)一一的觀念就可以做好下面的問題。

模擬衛星對地運動

本實驗設計一個模擬衛星裝置,記錄運行中的衛星投影在自轉地球上的軌跡,以相對運動之概念加以分析,尋找影響軌跡的變因。並以實驗找出的變因為參數,設計電腦模擬動畫,模擬各種不同的軌跡與實際測量結果對照。應用實驗歸納出來公式驗証福爾摩沙衛星的數據。

聲聲不息 汲汲蠅蠅—聲音對果蠅的影響

日常生活中充斥著聲音,為了了解噪音與音樂對人類的影響,我們從學界熟悉的模式生物-「果蠅」著手,以「求偶模式」作為先天行為的觀察指標,再以我們自製的「圓錐觀察器」觀察果蠅的運動能力。結果我們發現輕音樂、重音樂、低頻噪音、高頻噪音都會對果蠅的先天求偶行為與後天運動行為產生影響,而且程度不同,而又以輕音樂造成的影響最小,高頻噪音造成的影響最大。

翻落山頭的火燒風-台東焚風探究

利用中央氣象局之氣象資料,針對台東地區之颱風引發焚風案例進行分析,發現台東地區因颱風引發焚風之次數較其它地區多;焚風發生時,氣溫和相對濕度有較一致的變化,風向以西-西南風為主,但台東各地發生焚風時在時間順序和強度上有差異 類和 2 類之侵台颱風路徑最常引發台東焚風,台東發生焚風時,颱風中心位置之可能範圍約在北緯 23 度 40分至 25 度 30 分間、東經 120 度 0 分至 121 度 50 分之間;地形因素可能是造成台東地區焚風次數較多、以及大武之焚風現象常較輕微的原因。

九宮八卦

從一份「發現」科學月刊中,一位宋朝數學家丁東易<大衍索隱>三卷中的下卷「九宮八卦綜成七十二數河洛書圖」,簡稱「九宮八卦圖」。依其規則創造、分析,探索出許多有趣的數學內涵及新奇發現,而瞭解到雖然外表看似神秘莫測,且距今兩千多年的【丁東易九宮八卦】,藉著數學的這把利刃,我們從中探究其內涵。創造出屬於自己的「九宮八卦圖」。

立體五階鬼方陣探索

有關於方陣的作品,在歷年的科學展覽會中經常出現,我也是這方面的大玩家,曾經做出了無數個二度空間的拉丁方陣和鬼方陣。去年,我在國際科展會場內邂逅了一些作者與師長,就熱烈地和他們討論著這方面的幾道大難題,並經由他們的介紹得到了許多寶貴的參考資料及遍訪名師高手。

平行線問題之研究推廣

在一年級的時候,師大的許志農教授演講時,曾提到有關平行線的相關性質。由於在那以前,我們的數學老師也曾經出過一題「在三條平行線上各取一點,作正三角形的方法研究。因此我們覺得很有興趣,並且有研究推廣的價值。所以我們就開始著手進行…。