全國中小學科展

佳作

翩翩起舞-間隔排法的探討

有5對男女舞者穿著5種不同顏色的舞衣(男舞者舞衣顏色各異,女舞者舞衣亦然),圍成內、外兩圈跳舞。每當他們跳完一小節後,內圈的舞者會以順時針方向移動一個位置來交換舞伴,現在如果女生排在內圈(如圖一),那麼外圈的男生該怎麼排,才能使得排定跳舞位置時,以及每次交換舞伴後,恰好都只有1對男女舞者穿著同顏色的舞衣。我們探討3對、5對、7對、……15對男女舞者的跳舞位置,觀察這些位置的排法,找到一種有規律的排列方式,將它稱為間隔排法,間隔排法中的間隔數以n表示,後來利用間隔排法排出m對男女舞者的跳舞位置,並說明間隔排法的適用性,最後歸納得到:當(m、n)=1且(m、n-1)=1時,就可利用間隔排法排出符合條件的跳舞位置。

西瓜之音 = ? Hz

本研究是利用聲波原理來探討拍彈西瓜與西瓜品質好壞的關係。並設計新方法-週期區間統計法,對西瓜好壞做出定量且有效的判斷。我們以拍、彈方式錄下聲音,在波形圖中標出波峰的時間座標,分別用頻率平均法與週期區間統計法,來分析西瓜受敲擊時其聲音週期(頻率)的分布狀況。結果發現使用頻率平均法,並無法分析聲音的好壞。但用週期區間統計法,卻可看出好西瓜的頻率較為低而集中(666.7Hz~800Hz),壞西瓜則有頻率偏高且又分散的現象(400Hz~4000Hz),這應就是清音與濁音的區別。此外水果行老板的經驗、西瓜密度、果肉受力形變量,都可與聲音分析的結果相互驗證,來證明新分析方法的有效性。但西瓜重量、糖度則與聲音分析的數據關聯性小,無法用來判斷西瓜的好壞。

口蹄疫病毒鞘蛋白 VP1 在細胞造成之訊息傳遞及影響

經前人實驗研究已知在大腸桿菌內表現的口蹄疫病毒(FMDV)鞘蛋白 VP1,能在老鼠及人類的癌細胞內引起細胞凋亡(apoptosis),並且活化老鼠的巨噬細胞。本實驗利用 RNA 干擾(RNA interference)技術成功抑制人類乳癌細胞 T-47D 膜上插入蛋白 integrin β1 的基因表現,經由細胞活性的測試,發現不表現 integrin β1 的細胞在經 VP1處理過後,存活率會提高;綜合前人研究,推知 VP1 在 T-47D 內的訊息傳導路徑,可能是先藉由與細胞膜表面的 integrin 結合,接著抑制下游蛋白 Akt 的活性,最後啟動細胞凋亡的機制。而在老鼠巨噬細胞 RAW264.7 中,VP1 會使 pAkt 的表現量增加,故推測 VP1 在 RAW264.7中造成的細胞凋亡,可能不是經由抑制 Akt 的路徑。另由反轉錄聚合?連鎖反應(RT-PCR)偵測 VP1 與巨噬細胞中細胞激素(cytokine)釋放的實驗發現,VP1 可在老鼠巨噬細胞 J744A 和 RAW264.7 中引發 interleukin-1α、interleukin-1β、interleukin-6 以及 interleukin-12 等介白素的釋放,具有免疫方面的生理意義。

揭開鹼性電池的神秘面紗?鋅銅鹼性伏打電池的探討

我們經常可以在電視上看到「勁量電池,耐力更持久,渾身是勁!」的廣告,讓我們很好奇鹼性電池真的會比乾電池更持久、電流更大、電壓更穩定呢? 因此本實驗大綱如下: 一、 探討乾電池與鹼性電池電壓、電流下降情形的差異。 二、 藉由拆解乾電池與鹼性電池,探討內部構造及材料的差異。 三、 針對鹼性電池與乾電池內部構造及材料差異,探討影響其電壓、電流大小變化的因素,主要項目有:(1)隔離層種類的探討(2)接觸面積大小的探討(3)不同電解質濃度、溫度及導電度的探討(4)惰性電極材料的探討。 四、 製作改良式的鋅銅鹼性伏打電池,內容主要項目有:(1)負極材料及添加物的改良與探討(2)負極電解質種類的探討(3)負極電解質濃度大小的探討(4)去極作用的探討(5)正極電解質濃度大小的探討(6)正極電解質吸附材料的探討(7)正極電解質添加物的探討(8)改良式的鋅銅鹼性伏打電池測試。 本實驗主要結論(一)如下:

大漢溪曲流地形探索之旅

大漢溪具有豐富的谷曲流地形,是桃園縣山區景點的一大特色。本研究運用「Google 地球」軟體,截取大漢溪從石門水庫至砂崙子及大漢橋間的衛星照片,進行曲流地形判識,並經由野外考察實地驗證,描繪大漢溪流域曲流地形的分佈情形;探討蜿蜒度、坡度、地質與暴雨侵蝕對曲流地形的影響。發現蜿蜒度越大,交切山腳越豐富;坡度與蜿蜒度成反比,而坡度及地質結構影響曲流型態。此外,蜿蜒度越高的曲流,代表受暴雨侵襲的頻率越高,河流開墾應注意地形的特性,避免在蜿蜒度高的河川地及凹岸開墾,以減少洪泛所造成的損失。

Johnny the Random Walker-振動平面上的顆粒運動

顆粒在受垂直振動時有擴散、對流的現象,其中對流的情況較難觀察,但表面的擴散可用影像擷取分析系統來測量。本實驗利用喇叭作為顆粒振動的能量來源,將顆粒放入扁平的壓克力圓盒,再用攝影機、ImageJ作為影像分析系統。同時透過顆粒數目與Γ值(振動台最大加速度與重力加速度的比值)兩種變因,分析兩變因對於擴散係數、平均自由徑及平均自由時間、速率分布的影響,探討顆粒在近似於平面上的運動行為。

『紫』色魔力,非『茄』莫屬 ~天然抗氧化劑紫色茄子之探討

茄子是營養的蔬菜,也是絕佳的天然抗氧化物質,為了證明茄子不但營養又能抗老,在課程中也提到氧化原理,因此,我們實驗設計以碘滴定法來測量五種紫色蔬果汁液的抗氧化力,實驗證明:(1)茄子的抗氧化能力最好,而且茄子的抗氧化成分存在於紫色的外皮中。(2)加熱時間愈長,茄子的抗氧化力愈下降。(3)蒸的方式最不會影響茄子的抗氧化力。(4)烹煮時所用的調味料也會影響茄子的抗氧化力,其中加入蒜頭的茄子抗氧化力最好。(5)我們還證明茄子不但能保護維生素C,也能防止蘋果產生褐變。(6)最後希望可以從皮膚去吸收茄皮的養分,於是我們想出可以做手工茄皮洗手乳來增加人體的抗氧化力,經問卷調查提高學生對茄子之接受度。

談整數分組問題

我們的主題是「已知有1k、2k…mk(m?N且k?N),將這些數分成n 組,使每組的數字皆有 m /n 個,而且每組的數字和皆相等,試問應如何分法?」,研究重點放在k、n、 m之間的關係,希望對於1k、2k…mk來說,我們能很快求得到一組分法解。

瓜果為具有多種生物活性的天然保健聖品

因應天然美白及抗氧化成份日漸受人們喜愛,本研究針對國產瓜果類的水萃取物,進行生物功能性之探討,包括抗氧化特性、美白效果等,並對其抑菌效果加以試驗,期望能找到純天然、全方位的保健聖品。首先,本研究證實瓜果萃取物都具有高量的總抗氧化活性,也都能有效的抑制鐵釘生鏽。我們再分析這些瓜果萃取物的美白效果,以青梅抑制酪胺酸酶的能力最佳,其次是番茄,我們又證實醃漬梅、香瓜皮與甜椒的萃取液也有明顯的美白效果。有趣的發現,香瓜皮、甜椒、梅子和番茄都能抑制大腸桿菌(E.coli)的生長。由本研究結果可知,香瓜、甜椒、蕃茄與梅子皆為人所喜愛的食物具有良好的抗氧化能力,對於皮膚保健與美白、抑菌也有效果,經常食用,將會是一項既便宜、實用、又討人喜愛的健康食物。

螢光秘辛

為求在一般實驗室中能以簡單的方式建立並探討螢光發光的原理,添加不同金屬離子當催化劑,發現部分B族過渡金屬離子能啟動整個機制而發光。在我們的實驗過程中發現過渡金屬離子與雙氧水其條件缺一不可。 過渡金屬離子能協助反應物中的“鄰苯二甲酸甲酯”與H2O2產生的O2反應形成一種高能量的過渡狀態,而這種高能量的過渡狀態再將能量轉給染料發光。“ 另外我們也以鄰苯二甲酸甲酯為主體,改變碳鏈以及與醯胺類的化合物作為比較,發現醯胺類的化合物並不會發光,而酯類的碳鏈愈長其發光亮度的最高值則會降低。另外討論了官能基在苯環上不同的位置,進而提供了在反應機制上一個較合理的解釋。