全國中小學科展

佳作

「掘」處逢生—東北角潮間帶近緣皺蟹Leptodius affinis之生態與挖沙行為探討

近緣皺蟹Leptodius affinis是一種小型的潮間帶螃蟹,主要棲息在有沙且上面有石塊的區域,以蛻殼成長,夏季蛻殼較頻繁,繁殖季在4-9月,具有固定的挖沙模式,會先在沙上爬行,碰到石頭,便背靠石頭,利用步足來回挖掘,並利用螯推開沙子,使自己沿著石頭下緣進到沙內。但牠們並非隨時都能進行挖沙,當沙子沒有淹水時,頂多僅能半個身體進去,也就說退潮時在沙內的近緣皺蟹應該都是有淹水時就已經進去,等潮水再漲上來時,才可能爬出來活動。那為什麼要挖沙且又讓自己被石頭壓著呢?我們發現有幾個重要原因:1.受海浪影響小;2.環境溫度穩定;3.可躲避天敵及彼此間相殘;4.可遮光;5.退潮時,沙內不但保有較多水分,且正好可以緩衝石頭的重量。

高「巢」「疊」起-探究石蠶蛾幼蟲之造巢特性

本研究對象為石蠶蛾的幼蟲,為了確認此種幼蟲的學名,我們將幼蟲飼養至成蟲,利用幼蟲頭部六個白點及成蟲毛狀翅與斑點特徵,此物種應為寶島紋石蛾(Hydropsyche formosana)。石蠶蛾幼蟲不僅會利用石頭建造巢室,還會利用枯葉、樹枝和藻類,如有藻類則優先使用,如有枯葉則會蓋在巢室頂端。幼蟲在建造巢室時,利用步足搬動和轉動建材,亦會使用尾肢基部和似肛門乳頭的構造推動較重的建材。幼蟲可產生絲線黏結建材,平均一條絲線黏性為0.8gw,但幼蟲結繭時產生的絲線黏性更大,是造巢絲線的29.85倍。造巢絲線黏性會受到水溫和酸鹼度影響,水溫高於27℃、pH小於6和pH大於8,絲線黏性皆會喪失,因此水質對石蠶蛾幼蟲存活影響非常大。

兒茶素新天地-兒茶素與熱量限制對酵母菌壽命之影響

本研究探討熱量限制與兒茶素對酵母菌的影響,熱量限制(CR)可能具有延壽效果,而兒茶素被認為是潛在熱量限制模擬物(potential CRM)。以2%、0.5%和0.05%葡萄糖作為正常醣濃度、熱量限制與極端熱量限制進行實驗。結果指出酵母菌生長情形以CR組最佳,而加入50ppm兒茶素可提高其生長速率;醱酵實驗中兒茶素對酵母菌的產氣量影響不大;熱量限制與兒茶素的共同處理能增加其複製壽命;在SIR2基因實驗中發現在極端CR與CR加入兒茶素的組別,皆能增加其基因表現,此結果顯示在熱量限制下SIR2基因可能參與兒茶素增加複製壽命的作用。由此推測兒茶素具成為CRM的潛力,也發現CR搭配CRM可能有更佳的延壽效果,希望此研究能成為探討熱量限制模擬物之模型,作為研究人類延壽的基礎。

共邊三角形內心與等距共圓點之研究

雞爪定理僅適用於任意三角形,好奇「此性質是否可適用在多邊形?多邊形在何條件下才能找到等距共圓點?」經探索後,發現「雞爪定理不能適用在多邊形」;證明得到若「任意n邊形所有頂點共圓時,可形成等距共圓點及形成n組共邊三角形,存在n-2組n個等距線段。」 接續,在等距共圓點的條件下,是否能在多邊形找到「等距相關性質」,如:等距△數量、等距△全等、相似種類……等,如:等角共圓n邊形、正奇數n邊形及正偶數n邊形中 ,形成最小頂角等距△的數量公式分別為[(n-1)(n-4)/2+3]×n/2、2n[(n+5)/4×(n-3) ]及 2n[((n+4)(n-2)+8)/8],並證明公式成立。 將研究推廣,發現任意多面體所有平面皆形成等距共圓點之條件為「任意n面體所有平面的頂角共圓」。並應用在夾娃娃機及網路基地台之建置。

尋找最佳跳豆!

跳豆為輕殼與重球組合而成,輕推能重複翻滾。本實驗分析其運動過程與模式。實驗中可發現跳豆不斷重複「殼平行斜面」與「殼翻轉」的運動模式。隨跳豆長度增加,「殼平行斜面」的鋼珠加速區變長,但翻轉時間也變長,導致飽和速度明顯較低,在有限斜坡長度下有最佳跳豆長度。本研究利用移動和轉動方程式得到翻轉期間鋼珠理論加速度,搭配實驗數據得出速度理論值與速度實驗值有相似的趨勢。隨著跳豆寬度越寬,跳豆翻轉期間鋼珠速度對時間由「V」型轉變成「W」型,出現二次加速段,且在有限斜坡距離下,跳豆有理想寬度。可翻滾的情況中,內球質量越小越快達飽和且加速減速變化量值較大。

果皮模塑師

研發環保材料解決不可分解材料所形成問題,是全球的課題。我們研究目的主要是將果皮模製作成可以在生活中實際應用的複合材料。以火龍果皮為原料利用它的特性滾煮後釋放出果膠,和果皮所含有纖維、白蛋白作用模成果皮材料讓果皮完整的被利用。接著提升果皮材料的整體效果測試乾燥、添加、作用法後發現材料常溫靜置乾燥即可,碳粉可當作強化劑、砂糖可增加材料緩衝性、耐脆性和立體度,交聯作用可以讓材料有更多樣的塑形。為探究它的特性,自製多樣測試方法與裝置進行探究分析。最後根據材料特性製作出大面積薄膜還製作成水果網套、邦提圈更將材料模成具立體度嫁接球和複合多層果皮材料球以替代高爾夫球等,在生活中實際應用。

圖多變是美--給定範圍內之四邊形數量計算

在給定方格範圍內,尋找不同四邊形數量的一般式,研究包括: 1、給定範圍內之正方形數量: N(N+1)(N+1)(N+2)/(1×2)(2×3) (範圍是邊長N的正方形時)、 [(M(M+1)(M+2))/3!]×[((N-M)+(N+1))/2] (範圍是邊長M×N的長方形時) 2、給定範圍內之長方形數量: ∑_1^M▒n×∑_1^N▒n(含正方形)、∑_(L=1)^M▒[(M+1-L)×∑_(n=1)^(N-L)▒n] ,n≥M(不含正方形) 3、給定範圍內之菱形數量: 廣義菱形個數一般式=狹義菱形個數一般式+正方形個數一般式。 4、給定範圍內之平行四邊形數量: 上下二條直線(斜錯)平行四邊形數量 =(N-1)(N)(N+1) 左右二條直線(斜錯)平行四邊形數量 =∑_(n=1)^(M-1)▒n×∑_(n=1)^N▒n 5、給定範圍為2×N長方形時之等腰梯形數量: 4(N-1)+(1+2)×∆T_奇或偶×2(上下翻轉) 而各一般式彼此間可以組合成新的公式。 例如:平行四邊形一般式=長方形公式 + 斜錯平行四邊形公式。

「薈」萃一「碳」~以自組測試工具探討自製綠色蘆薈碳焦拉膜的功能

本研究利用蠟燭燃燒產生的碳焦,混加蘆薈及自製史萊姆開發為綠色產品~薈碳拉膜。研究中為取得碳焦,探討不同火源、吸附材質及離火焰高度對碳焦產生的影響,發現距離蠟燭火焰高度1公分處,以不鏽鋼杯底收集,可取得最多碳焦量。並以自組各種工具測試薈碳拉膜的延展性、隔熱及耐酸雨濕沉降等功能及運用電腦課所學編寫程式-程小奔進行RGB透光測試遮光效能。研究試驗出蘆薈碳焦拉膜的最佳組成比例為蘆薈:碳焦:自製史萊姆(20:0.6:10)。經與市面隔熱紙比較,蘆薈碳焦拉膜具有較佳展延性,防護酸雨濕沉降功能、遮光及隔熱能力佳,有取代化學隔熱紙的可能性,符合綠色化學節能、低毒、簡潔、可解原則,是值得推廣的綠色優質產品。

新型輪椅輪胎發想與應用研究初探

生活中,常常會遇到身障者坐著輪椅十分不便,並非每一個樓梯旁都有無障礙坡道。本次研究主要為發想新型輪椅輪胎,利用彈簧製作輪軸避震器將輪子內部結構進行改裝,使其能夠適應高低差地形,藉由避震器受力產生壓縮變形的特性,使輪胎在碰到樓梯等障礙物時能夠產生形變,以致於輪椅乘坐者能夠用更省力且有效率的方式爬上樓梯,這次研究會針對新型輪胎在爬上樓梯時的穩定度表現以及動力傳遞上進行檢測。實驗發現新型輪胎雖然在平地行走時整體動力傳遞效率較傳統輪胎來的差,但在克服地形障礙時不論穩定度與安全性皆較傳統輪胎來的佳。並期待能夠應用在輪椅上,使身障者不必倚靠無障礙坡道即可輕易克服階梯障礙,省去尋找與移動上的麻煩。

小瓜立大功-絲瓜絡植栽盆效用之探究

絲瓜絡有吸水、透氣的特性,我們用絲瓜絡、石膏並添加蛋殼與水泥粉來製作絲瓜絡植栽材,以飽和吸水量、飽和含水率、釋水速度及耐用性來檢測絲瓜絡植栽材的特性。 從實驗結果發現:(0.5 cm)3絲瓜絡植栽材吸水性佳,其次是粉末絲瓜絡;粗、細纖維絲瓜絡間飽和含水率差異不大;5g細粉末絲瓜絡植栽材吸水特性較佳。有使用過絲瓜絡吸水效果最好;添加粗粒徑蛋殼植栽材飽和吸水量最多;添加15g白水泥的飽和吸水量及含水率為最佳。5g細粉末絲瓜絡+5g粗粒蛋殼+15g白水泥+35g石膏粉及50ml蒸餾水為植栽盆的最佳吸水性、耐用性配方。絲瓜絡植栽盆+絲瓜絡植栽材所種的三色菊生長高度最高、土壤保濕度最佳。以絲瓜絡植栽盆種植的小白菜苗生長率比用黑軟塑膠盆的小白菜苗高。