全國中小學科展

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仰天藏毛怪—探討普小仰椿象的毛特性、習性及動物行為

普小仰椿象(Anisops ogasawarensis)屬於漸進變態的水棲昆蟲,生活史包括卵、若蟲與成蟲,生命史約6個月。身上表面著生很多細毛,其中腹面側邊的毛間距(約為3.585μm)及腹部腹面的細毛間距(約為6.895μm)其可以讓水因其表面張力而防止水進入,但是卻可以保留空氣流通,與蓮葉效應有相同的作用(有超疏水性)。仰椿游至水面時,腹部側邊的毛會打開,有像救生圈般能浮在水面上的功能,沉入水中時,毛則閉合。屬於肉食性,偏好在水中上層活動,空間上的適存值約8.166隻/公升;仰椿滑動一次後足前進的距離約為體長的4.65倍;捕食策略為主動攻擊,以視覺為主,振動為輔進行偵測,偵測(發現)到獵物距離約55.29±5.6mm; 攻擊獵物的時間約0.29秒,另外有鳴叫、飛行、跳躍、假死等有趣的行為。

隱形的木材-透明木材的製作、性質與應用

透明木材是什麼?透明木材是一種嶄新的未來性材料,兼具木材和玻璃的優點,材質輕盈、機械性佳、耐熱且不易被破壞,具有高透光、能阻隔紫外線及高光學霧性等。透明木材的製作可用1 mm飛機木放入去木質素液加熱6小時再經過水洗、漂白、以95%酒精清除木質素、填充環氧樹脂,在真空環境中靜置成形。實驗中發現以1M氫氧化鈉加0.8M亞硫酸鈉組成的去木質素鹼液製成的透明木材透光度最好,可達65%。在應用上,將透明木材放在太陽能光電板前,僅比玻璃減少5%的電壓,顯示透明木材可阻止光線卻不會減低太陽能光電板的發電能力。實驗也發現,透明木材的導熱能力和木片、玻璃相當。以透明木材製作光霧百葉窗,能濾除44%光線,提升23%室內均勻度,值得更深入研究。

紅樹林不是我的家-紅樹林變遷對底棲蟹類的影響

本研究在探討挖仔尾自然保留區紅樹林變遷對於底棲蟹類的影響,如果不受到干擾時,潮間帶生物分布會依據土質特性與潮間帶高低呈現有順序的分布。影響潮間帶底棲生物分布因子有土質、潮間帶高低、紅樹林,其中以紅樹林影響最大,紅樹林的變遷會影響底棲蟹類的種類與分布。底棲蟹類生物的辛普森指數在紅樹林多樣性(0.21~0.50)較低,一般潮間帶(0.65~0.78)較高。另外紅樹林與一般潮間帶的土壤pH值,沙泥百分比、照光度、地表溫度、底泥溫度差異很大,棲地特性完全不同,所以在不是紅樹林生長的地區種植紅樹林,會嚴重影響底棲蟹類與分布,建議種植紅樹林前,應先評估其對於底棲蟹類的影響,以免影響原有的蟹類與生態系統。

青春抗老的祕方─薑黃抗氧化力之探討

薑黃近年來成為熱門的保健食品,在生活中常被當作香料使用,是咖哩的主要成分。薑黃素是很好的抗氧化物質,我們主要採用碘滴定法來測量薑黃與不同根莖類蔬果的抗氧化力,其中薑黃的抗氧化力最好。經由加熱後,其他根莖類蔬果汁的抗氧化力下降許多,但是薑黃加熱至90℃或是持續加熱10分鐘後,薑黃的抗氧化力差異不大,因此,薑黃是可經由長時間烹煮的食材。薑黃除了當成食材運用外,亦可製成手工皂及護手霜,手工皂中有添加過濾後的薑黃汁液,清洗後不會有薑黃色素殘留,反而洗後滑嫩不乾澀,還留有淡淡薑黃的清香味。

蟹蟹大胃王-雙扇股窗蟹的動態變化與覓食行為研究

本研究在探討雙扇股窗蟹的動態變化與覓食行為,研究地點為挖仔尾自然保留區,時間從2013年4月至2014年6月,共進行15個月。主要觀察土質、月份、氣溫、分布區域、潮汐對於雙扇股窗蟹的蟹洞數量、公母蟹比、抱卵、覓食行為的影響。其次為觀察雙扇股窗蟹覓食行為的特殊性與其他蟹類的比較。研究結果:氣溫對於雙扇股窗蟹的動態變化影響最大,月份不同對公母蟹數量、母蟹抱卵數量的動態變化影響最大,不同區域差異因素取決於潮間帶的穩定性,土質對於雙扇股窗蟹的動態變化影響為長期因素,潮汐大小對於雙股扇窗蟹的動態變化則為短暫因素。雙扇股窗蟹覓食系統、擬糞堆積、擬糞丟棄、覓食路徑與其他蟹類差異很大,是沙地上的「大胃王」。

海灣沙灘上有孔蟲的遺骸

去年我參加科展,研究的主題是「夢時代地下停車場的地層」,其中最感興趣的是「有孔蟲亞化石」的認識。今年我繼續研究「台南海岸」、「澎湖馬公南邊海岸」及「恆春半島海岸」砂灘上有孔蟲遺骸。我們到這些景點採集泥砂,在實體顯微鏡下觀察泥砂裡有孔蟲的特徵、外形;並從採集地點的海灣特質,探討有孔蟲的生長環境是淺海、海灣、潟湖和沼澤,並且推想出營養源豐富的地區是有孔蟲生長的好地方。

愛唱歌的沙丘

台灣有沒有會唱歌的砂丘呢?砂子怎麼唱歌?唱什麼歌?這些引起了我們的興趣。先做石頭摩擦或撞擊實驗,再用旋轉盤模擬自然界的流砂現象,接著進行南台灣野外調查,發現只要是相同地點的聲音頻譜圖,不論用甚麼方法都類似,如同指紋可發展成鑑定砂子來源的工具。白沙灣聲音像小提琴而南灣像大提琴。白沙灣聲音頻率最高,推砂法有三、四百赫茲,追蹤原因是顆粒較大且集中(0.25~1mm),表面圓潤、光滑。可能因沒有夠大的共鳴體,南台灣沒有自己會唱歌的沙丘。綜合刮砂、搓砂、落砂等方法驗證沙子發聲機制混合有顆粒越小頻率越高的振動、縫隙理論及顆粒越大頻率越高的摩擦共三種理論。也進一步探討影響砂子唱歌的因素。

「圓管站起來!」-圓管掉落再反彈直立的相關因素研究

本研究是探究「影響圓管掉落後再反彈直立的因素」,並自製設備及標準化的實驗,研究發現: 一、 適合夾放圓管的工具是「鐵製麵包夾」,圓管材質則以「PVC圓管」最佳。 二、 對7公分長的PVC圓管而言,最佳重心離地高度是2倍管徑長。 三、 1.5倍管徑長的圓管效果佳,成功率高達96.7%。 四、 夾子夾圓管右邊時,顯著降低效果;夾子夾在中間及左邊時無顯著差異。 五、 圓管傾斜角度25度時,「2倍管徑長的PVC圓管(7公分)、重心離地為2倍管徑(7公分)」的成功率為100%。 六、 四種包覆材質中,效果依序為「細鐵絲>粉彩紙捲>橡皮筋>水果網袋」。 七、 接觸面材質效果依序是「會議桌=磨石子地>玻璃=實驗木桌>空心木桌>PP地板>不鏽鋼餐桌>玻璃纖維桌」。

球上搖擺跳舞的風-探討球體上不同的幾何圖形在不同溫度、振動頻率下氣體流動的現象

發現內凹空心紋路一開始會降低風速,寬度超過一定比例會讓風速緩慢提升,而外凸空心紋路發現寬度越高流速越慢;空心凹紋範圍越大流速越快,空心凸紋範圍越大則流速越慢;而紋路深度越深流速越慢,其中凸紋越薄時康達效應越明顯,越厚反而是亂流越明顯;形狀的部分針對凸紋,發現空心形狀紋路球側流速大小為正六邊形 > 正方形 > 星形 > 正三角形 > 圓形 > 正五邊形 >,實心流速則為正方形 > 正三角形 > 正六邊形 > 圓形 > 星形 > 正五邊形。 而球體受風角度越大,其側面流速越快,導致球頂流速變慢;球體越大亂流越明顯且球側流速會越慢;環境空氣溫度越高,因空氣密度變小,讓側面流速變快;空氣振動頻率對有無紋路影響不大,但頻率越高,其流速變化越穩定。

「蛋」妝素抹 - 探討植物蛋白製作天然塗料之可行性

傳統塗料使用大量的重金屬與溶劑,影響著大家的身體健康,所以我們探討以自製天然的塗料來取代傳統的塗料。我們取四種豆類:黃豆、黑豆、米豆與花豆,以加酸改質,比較發現以黃豆蛋白質沉澱量最高,所以取黃豆來製作出天然塗料,使用四種抑菌材料硼酸、硼砂、小蘇打粉和薑汁比較抑菌效果、以硼酸效果最好。再將黃豆蛋白分別加入碳酸鈣、硫酸鈣和對照組、放入酸、鹼、中性清潔劑水溶液中做比較、因此實驗證明,黃豆蛋白可用於天然塗料的製作。