全國中小學科展

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國中組

以問卷調查法進行人類常見性狀遺傳研究

本研究以問卷調查法的方式收集受試者及其家庭成員的性狀表徵,包含眼皮皺摺形式、拇指向指背彎曲與否、酒窩有無、梨渦有無、可否捲舌。並參照課文的說明,假設上述性狀為單基因遺傳,以孟德爾遺傳法則進行顯隱性判別,並以統計分析方式探討各性狀表徵彼此間關聯以及各性狀表徵與性別間關聯。研究結果發現:雙眼皮、捲舌、拇指向指背彎折、無酒窩梨渦上述表徵有較多家庭判別為顯性,與前人研究結果不盡相同;另外,本研究發現拇指向指背彎曲與否之性狀可能為多基因遺傳。探討各項表徵與性別之關聯,發現梨渦、拇指此兩項性狀表徵與性別相關;各項表徵中,梨渦與同側眼皮的表徵彼此有關聯。

力爭上游-虹吸式管狀魚道規劃及試驗研究

目前臺灣未有成功使用虹吸式管狀魚道。本研究為了設計出可虹吸現象和適合台灣魚類的魚道,同時改良傳統水泥魚道建設和維護困難、難以適用多樣魚類、枯水期功能中斷等問題,進行一系列相關試驗。我們採用塑膠管及大小頭減速器,嘗試組裝虹吸式管狀魚道,用水球測量流速,過程中多次因氣泡而導致水流中斷,後來使用氣球、防水膠布解決了氣密問題,做出可成功形成虹吸現象的管狀魚道。後續於人工水域測試魚類使用情形,雖魚未上溯成功,但流速符合魚種需求。野地實測發現,魚雖未使用魚道,但魚道仍可正常運作,推測魚未使用,可能因當地成體魚數量不多、不合魚上溯的季節等因素。目前仍有一些問題尚未克服,但本實驗為台灣魚道發展建立新的里程碑。

積 排 面 ─ 探討方塊鑲嵌平面問題

以2×1的方塊進行排列,探討排列成 m×n (其中m為2、3、4,n為所有自然數)的長方形時,所有的排列方法數;分別以An、Bn、Dn分別表示2×n、3×2n、4×n的所有情況,並比較之間的關聯性。因為2×1方塊無法完整排成3×n的圖形 (其中n為奇數) ,故不討論。研究最後結果,我們得出An、Bn、Dn的遞迴關係式與An的通式解。 另外,還嘗試用3×1方塊,探討3×n的結果,並與An比較,發現之間的關係頗為類似;也因此能類推至利用m×1的方塊,排成m×n的長方形之情況。

翻滾吧!飛輪

飛輪這個有趣的科學玩具在許多地方都看過許多次了,但對於飛行的科學原理都不大明瞭;我們利用伯努利定律討論飛輪飛行的原因後,使用控制變因法進行三階段的實驗設計,探討操縱變因對飛行距離的影響;從實驗結果可得到三項結論:一為飛輪長度為2.5cm 與5.0cm 其飛行距離最遠,當長度增加時風阻與重量的影響導致飛輪不穩定;二為最佳前端重量為絕緣膠帶纏繞10 圈時,其飛行距離最遠,如前端重量減少時太輕容易被氣流影響、前端重量增加時太重會提前落地;三為發射台發射的平均飛行距離均勝過手臂直接拋擲,顯示出我們組裝的發射台以及設計的實驗具有相當的準確性;這次科展實驗結果可提供給家長、教師與學生們一個簡易的模板參考。

蕨鬥吧!FIRE!-以塵爆進行孢子脂質分析研究

本研究試圖探討「使用含有脂質的蕨類孢子進行塵爆實驗會有什麼樣的效果?可否藉由塵爆實驗結果分析孢子成分」,於是我們使用玉米粉和石松、海金沙孢子進行研究。實驗過程中觀察粉末的各種物理性質,並以染色法分析孢子脂質含量,最後進行開放系統和密閉系統的塵爆實驗並交叉比對。結果發現,石松與海金沙孢子在塵爆過程中因其生物結構特性而會有劈哩啪啦的聲響,且海金沙因孢子之孢粉素殘留會有黑煙出現。密閉系統的塵爆實驗中,我們得到粉末的塵爆威力大小為:石松>海金沙>玉米粉,此結果與孢子脂質含量分析有直接相關。

葉綠素的長生之道

以校園地瓜葉為材料,萃取葉綠素酒精溶液前,先以熱水加熱10分鐘與15分鐘,其葉綠素萃取效果最好。在pH5以上之處理,較能維持住葉綠素之色澤,即便在一週後仍呈現綠色,pH3處理者無法使葉綠素穩定。日照處理較其他LED光質如紅光、藍光、綠光與白光處理者,其葉綠素穩定性最差,且日照48小時比日照24小時處理者,葉綠素劣變明顯;反之,LED藍光處理者色澤穩定度較佳,故建議以藍色作為裝取精力湯容器之顏色。高溫處理組(60℃-65℃)葉綠素保存較室溫(25℃-28℃)與低溫(4℃-5℃)不易。為了保持新鮮地瓜葉汁液的鮮度應避免日光直接曝曬。應用電腦Microsoft Word軟體 RGB三原色(R為紅色、G為藍色、B為綠色)數值,估算其葉綠素含量,達到簡單、快速、易操作等優點。

白殭軍笑談色光素-白殭菌的習性探討

本實驗採用野外木蠹蛾殭蠶、市售偏紅及偏白三種殭蠶作為材料,並討論殭蠶特性及其體內成分對黑色素生成。其真菌菌絲皆深入體表層內,偏紅者由青黴菌產生胡蘿蔔素所致,偏白者有石灰。木蠹蛾及偏白殭蠶皆有小球孢白殭菌寄生,實驗結果發現藍光可刺激該菌孢子萌發。偏紅殭蠶上青黴菌有暗紅色及白色兩種菌落,發現紅光會促進白殭菌菌落萌發,且會誘發高比例的暗紅色菌落;而藍光有抑制暗紅色白殭菌的效果。投入白殭菌液或木蠹蛾殭蠶萃取液至0.17%黑色素水溶液中,能有效使墨魚黑色素分解,另偏紅殭蠶萃取液使黑色素分解能力勝於偏白殭蠶萃取液,能減少黑色素比例。

電學番外篇─「液體導線」導電性質之探討與科學遊戲之設計

電解質水溶液導電(解離說)及金屬導電性質(歐姆定律)都是科學的基本知識與概念,本研究藉由一部電影的趣味情節「尿液導線」發想,將兩者相互結合,以「電解質水溶液」作為基本電路導線,設計實驗進行導電性質之探討,研究結果發現:驅動液體導線導電的電壓有最小值,液體導線的導電性質明顯具有「依數性質」濃度越小的液體導線與「歐姆式電阻」相似,當溫度及濃度越大時,則導電性質越趨穩定,且導電離子的移動與「重力作用」及「液體運動狀態」無明顯相關,導電性質與「溫度」、「截面積」及「濃度」有正相關、而與「長度」有負相關的關係,此外;研究者依據實驗結果設計一項「液體導線」的科學遊戲,提供簡易操作及演示分享。

「竹」巢高手-探討影響棕泥壺蜂築巢因子

本研究探討影響棕泥壺蜂築巢的因子,利用One-way ANOVA CRD模型分析,以巢室口顏色改變、更換巢室位置、清洗巢室口及噴灑花香等不同因子進行實驗,並比較壺蜂往返巢室、巢室口徘徊、巢室內停留等時間上的差異,再觀察受到障礙物阻擋時、天敵侵入後壺蜂的反應,探討壺蜂築巢的秘密。初步得到結果,前三項的檢定統計量分別為F0=0.6222、F0= 2.0134、F0=1,為接受H0,顯著性表示這些因子不會影響壺蜂進入巢室。但噴灑花香得到F0= 245屬於拒絕域,為拒絕H0,有足夠地顯著性表示,改變巢室入口氣味,會顯著影響壺蜂進入巢室。另外刻意阻擋以及天敵侵入雖然沒有顯著意義指出對築巢有影響,但是就從壺蜂身上已經觀察到出現異常的行為。因此氣味是影響棕泥壺蜂築巢最主要的因子。

『銀』在起跑『線』~探討提升第二代自製可撓式染料敏化太陽電池效能之研究

為提高耐溫性、製程需求等因素,選用PC薄膜為可撓式基材,製備第二代可撓式染敏太陽電池建議條件,負極:PC/導電膜/TiO2/紫羅蘭/奈米銀線,正極:PC/導電膜/少層奈米石墨烯第一層組合。塗佈奈米銀線提升導電性,降低電池內電阻,使二代自製電池效能提升。加入水溶性幾丁聚醣於電解液,製成糊狀電解質,改善電解液易滲的問題,延長電池工作時間。串聯3-4組二代自製電池,可驅動數位時鐘及計時器,增加其運用性。自製可撓式光量子點4層之太陽電池,其效能與第二代自製可撓式染敏太陽電池相近。