全國中小學科展

佳作

可變電阻在角度、高度、面積、體積之測量與應用

首先利用3C常用之手機十字對焦原理,呈現待測物體之定位點,然後再轉動本科展之三維角度量測儀的齒輪模組裝置,將水平、傾斜、垂直三維角度藉由線性可變電阻的線性基本原理精確地量測出來,實驗結果顯示出此件作品,已可應用在生活上之已知與未知角度的量測,並且利用三角函數之關係達成面積、體積的計算。此儀器成功地控制在工程誤差5%以內,已達成生活應用面之最大實用價值,比美市售精密光學量測儀。

溫度的逆襲-探討逆溫現象對埔里盆地空氣品質的影響

我們發現埔里地區在106年1月到3月、107年3月到4月期間,的空氣品質較差,再將埔里盆地106、107年PM2.5超標的日子,與附近魚池氣象站資料比對,發現106年超標的日子中,有90%發生逆溫的現象,於107年有83%發生逆溫的現象,比較106年的3、7月逆溫現象出現的日子,發現當逆溫現象出現的時間越久,PM2.5就越容易超標。我們利用銅管和觀察箱,模擬逆溫現象下熱對流情形,在上熱下冷時(模擬逆溫)對流不易發生,不同層的溫度分層且不易平衡,在上冷下熱時,容易產生對流,不同層的溫度會漸漸平衡,但溫差小時會使平衡時間加長。在逆溫發生的空間注入煙霧,模擬煙霧流動的情形,發現,煙霧會下沉,不會對流,而使下層空氣更混濁。

胃癌血紅的試驗--利用巨量資料庫建立胃癌檢測基因組

本實驗旨在尋找有潛力作為提高早期胃癌發現率的生物標誌物,得以應用在臨床上。 首先,從NCBI下載資料,透過R studio分析胃癌細胞與癌細胞周邊非癌症細胞的基因表現量,篩選出胃癌細胞表現量與非癌症細胞表現量比值較高且其所製造的蛋白質為分泌型的基因,最終得出10個。 接著從cBioPortal網站下載基因的mRNA表現量與病患存活月數資料,分析病人存活率及無病存活率與基因表現量的關係,得出FN1及CST1的P value比其他基因來的低,且基因表現量與病人存活率呈現負相關。 後續進行細胞實驗,使用qPCR,驗證10個基因在胃腺癌細胞(AGS)及侵襲能力較強的胃腺癌細胞(AGS-1)間表現量的差異,結果發現在MUC13、MGP、PI3、SFRP4及CST1,在AGS-1的表現量較AGS高,尤其MUC13、MGP及PI3表現量差異特別顯著。

葉葉生歌

大自然的一片葉子,如何吹奏出一首首動人的歌曲,經過我們的研究發現,「葉笛」是因葉片受到氣流吹拂,而振動發出聲音。若想吹出較高的音高,則葉片的受風寬度要窄、葉緣曲率半徑要大、受風長度要短、吹氣角度要小、葉片要柔軟等條件;若想吹出較低的音高,則葉片的受風寬度要寬、葉緣曲率半徑要小、受風長度要長、吹氣角度要大、葉片要厚實等條件。而想要利用葉子吹出動人的樂曲,葉子必須是容易吹奏且容易控制音高,因此葉子的葉緣曲率半徑、葉片的彈性、音域都必須適中,葉緣形狀也以平整較佳。只要選對葉子,知道吹奏的技巧,再加上「一直吹」的不斷練習,人人都有機會成為葉笛達人的。

因緣際繪

這次科展是觀察地板磁磚的拼貼方式而得到的靈感:是否存在一種方法可將磁磚封閉區域內的正方形數量算出?先簡化題目,從最小的封閉區域-對角線算起,發現對角線經過的格子數與長方形的長、寬和長、寬的最大公因數有關。再把封閉區域變大,為找出規律,將區域內的格子分紅、藍、黃三部份討論,並把這三部份格子數相加所得的算式,整理成簡潔公式。隨著封閉區域變大,我們用同樣方式觀察,推導出許多類似的公式,巧妙的是公式間也有規律,可彙整成一個完整公式。最後運用逆向思考推導出適合任何情況的T公式,讓研究結果從特殊化變為一般化,適用範圍更廣泛。將此公式帶入長方形的長寬以及封閉區域起點終點移動的距離,就能算出封閉區域的格子數。

紫化為淨-三元鹵氧化鉍及其複合類石墨相氮化碳(g-C3N4)特性與降解結晶紫(CV)活性之研究

鹵氧化鉍是第三代太陽能電池的材料,受到極高重視。鹵氧化鉍和g-C3N4皆為可見光光觸媒,將其彼此複合可增加其活性。研究利用水熱法 (hydrothermal method) 在高壓釜 (autoclave) 中合成三元鹵氧化鉍及其複合物 (BiOxCly/BiOmBrn/BiOpIq、BiOxCly/BiOmBrn/BiOpIq/g-C3N4),成功做出鹵氧化鉍的一系列化合物,並檢測其特性。三元鹵氧化鉍及其複合物是可見光驅動之光觸媒,因此將其降解結晶紫染料(Crystal Violet, CV)來評估其活性。在pH值為1與4時觸媒樣品光生電子電洞的重組率較低,此對於降解效率有益。在沒有複合g-C3N4的情況,BC1B1I1-4-100-12樣品降解結晶紫的效率最為理想。而在pH值為10且有複合的情況,BC1B1I1-10-100-12-10wt%g-C3N4樣品降解結晶紫的效率最為理想,其光催化降解效率增為1.8倍。因此,複合光觸媒可增加降解效率,更有效處理紡織與染整等有機廢污水,大大減少廢污水的污染。

租屋客的租房選擇—「寄」人籬下的難題

我們以台東海岸地區以及小野柳的皺紋陸寄居蟹〈Coenobita rugosus〉作為研究物種,想了解小野柳風景區這樣受到人為干擾的棲息地,陸寄居蟹揹殼合適度到底有多少?我們想藉此研究並進一步地探討陸寄居蟹的換殼行為。根據寄居蟹與螺殼的形質相關性分析,我們找出了殼內體積和重量與寄居蟹身體大小的相關性最高,而行為實驗測試也獲得了相對應的結果,我們發現寄居蟹若是揹著一般螺殼,則會傾向換成內體積較大但較輕的螺殼;若是揹著非洲大蝸牛的殼,則會傾向換成內體積較小但較重的螺殼。而小野柳地區的寄居蟹族群比起鹽寮海岸,揹著適中和偏大殼的陸寄居蟹所佔比例較高,可見這幾年來小野柳舉辦「給寄居蟹一個家」的活動對當地寄居蟹生態有著正面的幫助。

健「鹼」happy蛋~健康皮蛋新面貌

皮蛋是我們喜愛的食物,但具有獨特的色澤和風味,並含重金屬,因此多數外國人望而生畏。在研究中,我們先了解市售皮蛋製作方法與原理,再自製不含金屬的咖啡、胡蘿蔔、苦瓜等共8種改良雞蛋皮蛋,過程中我們先以光照檢測蛋白是否凝固以找出適合的浸泡天數,再更改浸漬液pH值以及溫度。我們發現不添加金屬化學藥劑,咖啡皮蛋pH為12,室溫約25℃時,浸泡12到14天的製成率最高。當pH為13,室溫約17℃浸泡21天,咖啡皮蛋的製成率最高,胡蘿蔔其次,且外觀極剔透漂亮。浸漬液pH13所需的浸泡天數較pH12少。室溫25℃所需的浸泡天數較室溫17℃時少。在硬度測試方面,當pH為13,室溫約17℃浸泡21天時,咖啡、苦瓜、胡蘿蔔皮蛋硬度均較高,觸感也較Q彈。

翻的有理

本文透過翻書籤問題,觀察改變黑色面朝上書籤數1張及2張(含改變中間間隔白色面朝上書籤數各種類型)時,探討書籤總張數及達成翻開所需步數之間的關係,發現到初步判別方法及彼此間呈現等差數列的規律情形。

感覺對了嗎?高砂鋸鍬形蟲的溝通行為研究

高砂鋸鍬形蟲會溝通嗎?用什麼器官及如何溝通?研究發現高砂鋸會溝通。打鬥前,雄蟲與雌蟲分別以每秒2.93次及1.6次的頻率震動觸鬚,再以每秒0.47次及0.11次的速度向敵蟲伸吐口器,是為示威的溝通。 交配時,雄蟲與雌蟲會使用生長在頭部的觸鬚、小顎鬚及口器,以觸覺及非觸覺的形式傳遞及接收訊息;並透過生長在腹部下緣、腹部及頭部背板的表皮結構,以觸覺的方式接收訊息。 雄蟲打鬥模式可簡化為「插」、「夾」、「舉」、「拋摔」;雌蟲則為「下壓」、「夾」、「舉」、「拋摔」等四個步驟。交配模式可分成「觸動」、「觸刷顎點」、「觸動輕拍」及「交配」等四個階段。