全國中小學科展

國中組

百「絲」莫解--黑棘蟻(Polyrhachis dives)蟻絲蛋白探秘

在蟻科(Formicidae)中的山蟻亞科(Formicinae)這個類群,終齡幼蟲會用絲腺分泌的獨特絲質纖維將本體包裹,形成蟲繭(cocoon),這本來是很容易讓人理解的,但是,棘山蟻屬(Polyrhachis)的工蟻卻能操控幼蟲使其將奈米纖維狀(nano fibors)的蟻絲蛋白塗布蟻巢內部形成膜狀物,這種由工蟻調控幼蟲改變棲息微環境的進化情形更甚南美洲的織工蟻,而且罕有人研究。本研究嘗試水解蟻絲蛋白進行各項試驗,另發展大量取得乾淨蟻絲蛋白膜的人工養殖技術,同時詳述黑棘蟻幼蟲吐絲的習性,以及利用工蟻來調整控制蟻絲蛋白膜的生成和成品的功效,讓蟻絲蛋白的研究,奠定發展的基礎。

做透透,玩透透

濾紙浸泡在濃硫酸溶液中(75%、10℃、60s),再以大量清水沖洗,氨水中和後可以成為有韌性的半透膜。玻璃紙上下兩面同時浸泡於0.012M黃血鹽與0.024M硫酸銅溶液,在表面形成Cu2Fe(CN)6薄膜,改變紙的孔洞大小,成為更理想的半透膜。將硫酸紙(A)、Cu2Fe(CN)6紙(B)與蛋膜(C)、透析膜(D)、玻璃紙(E)進行選擇性滲透測試,均可讓葡萄糖、蔗糖通過,但澱粉則被阻擋;葡萄糖水溶液之滲透速率:B>C>E>A≒D。蔗糖水溶液之滲透速率:C>B>E>A≒D。離子Cl-、Pb2+、Ag+、Cu2+均可通過。離子擴散實驗,Cl-擴散速率:C>E>B>A>D,Pb2+擴散速率:B>C>A>E>D。以半透膜隔開Cl-與Pb2+溶液,在Pb2+溶液端生成白色針狀之PbCl2沉澱。

用雷射光捕捉聲音的振動及研究

(一)在學校學習聲波時,做實驗只能聽見音叉的聲音,而看不見聲音的振動波形,而且在聲波的干涉現象提到:若兩相近頰率振動會出現干涉波的振幅呈週期性的變化,這就是所謂的節拍,經老師解說:這些聲音的波形可藉示波器將其轉變為電流訊號展現其波形,還是不懂(因示波器詳細結構我們無怯深入了解)。 (二)試想若能將聲音的振動變成能可看見的光,那不是可以更讓我們容易了解聲波嗎?

看聲波的新方法及其研究

在學校裡做聲波實驗的時候,只聽見聲音,而看不見聲波,俗語說:百聞不如一見,我想如果能用看的來配合聽的更能使得我們容易瞭解聲波。

海水, 苦鹵水對蕃茄 ,甜椒果實甜度影響

蕃茄和甜椒種植在有海水成分的農地,果實會特別甜嗎?我便採了苦鹵水及海水溶液栽培蕃茄與甜椒,栽培後果實甜度比一般市場賣的果實還要高。成株的生長速度、開花數、結果速度也都比較快,生長的也比較好,所以農民可能可以利用等比例的苦鹵水、海水栽培蕃茄及甜椒也會有很好的生長情形。

為什麼釣不到魚

在三、四十年前的高雄愛河,有可愛的清流、遊客和垂釣者,而今天的愛和卻是既髒又臭,早已沒有生物喜歡「永玉愛河」了,為什麼我們不可能再在愛河裏釣到魚呢?為了什麼呢?

螺管線圈軸心方向磁場的探討

小學時做過一個實驗,把漆包線繞在鐵釘外成螺旋狀,若通以直流電,則螺內會產生一個磁場,把原先沒有磁性的鐵釘變成一個小磁鐵。像這樣通以直流電,便得以產生磁場的螺管線圈,我們很感興趣,因此想設計一個實驗,來探究那些因素會影響螺管線圈的磁場大小。

Eye生活-論薑黃素之護眼功效

本研究主要探討薑黃素的濾藍光和抗氧化作用。結果發現:(1)薑黃素確實可以有效降低藍光穿透率,且與凝膠厚度、濃度成一次線性函數關係。(2)在加熱、藍光、紫外光照射下,薑黃素具有不易被破壞的特性,可持續維持濾除藍光的效益。(3)相較於維他素C,薑黃素也同樣具有高抗氧化的特性。(4)在加熱後,薑黃素也保持良好的抗氧化力;在藍光、紫外光照射下,其抗氧化力是有隨時間提升的趨勢。 最後,我們用薑黃素製作出濾藍光薄膜,建議可廣泛運用在螢幕保護貼、濾藍光鏡片、燈具遮光罩、日拋隱形眼鏡或人工水晶體上,以減少藍光對眼睛的損耗。未來,在醫學治療上,也可以結合薑黃素的抗氧化力來開發眼睛保養液,以降低眼球細胞膜的氧化損傷。

叛逆生存-研究結實與不結實族群之差異性

比較竹仔菜結實與不結實族群型態及生長上的差異,發現前者的花瓣及雌蕊明顯較大、花粉可孕性高,但葉片較小;比較斷枝生長,前者較緩,但已開花結果,後者葉片生長快,顯示在營養與生殖器官已發展不同的資源分配(resourceallocation)策略。兩族群在花序變異上,後者的變異較大,推論種內存在遺傳變異度。比較不同環境的生長,發現前者在養分多、不剪頂芽、綠光下生長佳,後者則在有剪頂芽、白光的環境,推論各族群已演化出特有的生存模式,占有特定的生態區位(Ecologyniche)。模擬昆蟲的可見波段,發現結實族群的裝飾性雄蕊最明顯,但野外觀察發現兩族群都有昆蟲拜訪,顯示花朵的差異並不影響傳粉,可能因結實族群以自花授粉、不結實族群以無性繁殖為主,而演化出此模式。

月亮太陽斜斜掛

主要利用自製的“天體定位儀”來詳細探討月亮、太陽及地球之間的位置及軌道關係,並藉由三度空間模型的製作來進一步了解其中的奧妙。首先利用天體定位儀 (共研發出四代,見圖 1) 來量測月亮及太陽各自與北極的夾角在 1 年內的變化,經數據分析發現:一、 這個變化很像 sin 函數。二、 月亮與北極的夾角發生極大值的農曆日數,每月平均提早約 2.26 日。三、 白道面與赤道軸的夾角約為 63.5 度,黃道面與赤道軸的夾角約為 66.5度。四、 白道面與黃道面之間的夾角約為 5 度。這正是日蝕及月蝕不常發生的主要原因。五、 天體在地平線上的時間(分) = 1080 分-4(分/度) x 天體與北極夾角(度)。我們用幾何定理證明了這個觀測到的關係式,且配合天體定位儀可準確預測任何可見天體升上及落下地平線的時間。最後製作月亮、太陽及地球的 3D 軌道模型。過程中遭遇並解決了各種數學及天文難題,使我們對這個行星系統有了更深一層的認識。