全國中小學科展

佳作

風言風語

我們希望找出風力發電機最好的器材,以求未來可以產生發電的效能。而本次實驗目標是先找出轉速最快的垂直軸葉片形式,所以多方嘗試了各種長、寬、高及不同材質的葉片,以求得轉速最快的風力發電機。

麻芛抗氧化及誘導血癌細胞凋亡之研究

麻芛為中台灣夏天的傳統食物,屬本土麻類植物。本研究旨在探討麻芛甲醇萃取物之抗氧化能力與誘導癌細胞之凋亡潛力。在氧自由基吸收能力的測定中,葉萃取物比莖或根具有更佳的抗氧化能力,在總多酚含量上也顯現相同的趨勢。此外也發現麻芛的抗氧化能力與其總多酚的含量有很好的相關性。由高效能液相層析儀分析得知,在麻芛葉中可得原兒茶酸、咖啡酸、綠原酸、對-薰草酸、阿魏酸與芸香?等六種酚類成分。當加入麻芛葉萃取物時,血癌細胞有明顯 DNA 斷裂情形發生,而在凋亡相關之基因表現上,c-Myc 和 Bcl-2 mRNA 隨時間明顯降低,而 Bax mRNA 是稍微增加。因此,麻芛在體外試驗確實具有抗氧化和抗癌的效果,對於抗血癌細胞的化學保護機制是有幫助的。

滴水不漏,奈米寶特瓶—奈米複合材料的應用

本實驗旨在探討:加入改質蒙脫土的PET 其阻氣阻水性是否提升。我們先取市售不同厚度的PET 寶特瓶,測試其阻氣阻水性的關係;結果發現:盛裝氣泡式飲料的PET 寶特瓶普遍膜厚較厚,因而阻水性較佳。又因為我們取的市售寶特瓶的原料皆為PET,其瓶身性質大約相同,所以可以比較不同膜厚間之阻氣阻水性。我們接著在PET 中添加改質蒙脫土,試試看PET 的阻氣阻水性是否較原來的PET 優良。結果發現:PET 在加入改質蒙脫土後,會破壞蒙脫土的層間結構,並使蒙脫土均勻分散於PET 中、發揮阻隔的效果,使PET 的阻水性增加逾十倍。

沙漏中的小精靈

我們利用暑假親子活動的方式,尋找蟻螄棲息地,我們發現有蟻螄的三個地點~龍門海灘的沙丘上、鯉魚潭水庫的涼亭下、慈濟山的茶樹下;我們在校園植物園區內設立「蟻螄生態區」,讓小朋友認識有趣的蟻螄棲息地~人為不可能造成的「沙漏陷阱」!我們做了實驗發現一些有趣的結果:(一)飼養蟻螄,認識蟻螄的一生。(二)發現蟻螄吸食螞蟻的數量多寡和蟻螄的成長有關係。(三)發現有土或有沙的地方,蟻螄不怕水;沒有土沒有沙只有水的地方,蟻螄會淹死。(四)利用棲息地來計算蟻螄的繁殖力。

光與影的色彩遊戲

二年級時,我們學過影子的形成,但生活中光影的變化,卻遠比課本所提的更加複雜、生動。因此,本研究針對光影作一系列觀察、研究,探討「點光源」、「柱狀光源」及「透明物體」下,光影的形式及色彩關係,結果發現:一. 影的形狀、樣式會隨光源位置、物體形狀而改變。二. 多重光源下,隨光源相隔角度的不同,影子重複交疊。三. 兩種以上色光下,影子不只是黑色。由於色光交錯,多個色影交疊,影區外則出現色光疊合。四. 柱狀光源可視為一連串的點光源,因此影子邊緣變成模糊交疊的淡影。多色柱狀光,影更複雜,影色交錯成彩虹般的漸層。五. 透明玻璃也有影子,只是較模糊不易觀察。毛玻璃、彩色膠片因光部分或全部被阻隔,影模糊且影色彩疊合出的影色更複雜。

未來明日之星-地下路段工程環保「車馳掣電」 (玩具四驅車激磁發電)

一、現況局部地下工程的開發(一)供水電地下化。(二)電訊地下化。(三)商業街地下化。(四)交通地下化。(五)污水處理地下化。二、未來局部地下道路工程的開發與應用道路地下化發電(環保能源)的探討。三、此單元活動(玩具四驅車激磁發電)(一)以構思探討說明未來地下化發電的一些概念架構、原理、應用與一些須考量因素等可行性。(二)用模型車子、軌道、發電組、地下化的設施來模擬探討,並以動態玩具四驅車模擬激磁發電方式來完成此作品。(三)透過磁鐵與各項發電組相互激磁實驗的數據來分析比較探討發電量(電壓、電流、功率)之間關係並作結論,可延伸應用於地下路段工程發電實用性的依據。

金〝蒸〞花的世界- 探討 SO2 的定量

金針乾製品以通氣蒸餾法檢測SO2殘留量,但裝置複雜,操作步驟困難且費時。本研究目的以蒸餾『還原比色法』改良通氣蒸餾裝置,利用蒸氣直接冷凝代替通氮氣蒸餾,並以分光光度計定量,其原理利用還原型漂白劑與硫酸銅的呈色來定量。由實驗結果得知「紫試劑」可定性、做成pH1-14試紙,可檢測至0.02%~0.03%。蒸餾『還原比色法』檢測市面上金針乾製品二氧化硫殘留量結果發現,許多金針乾製品都遠超過限制殘留量(0.4g/Kg),本實驗抽驗市面上六種乾製金針品,其不合格率佔83.3%。採用本實驗改良法設備檢測出的SO2的殘留量顯示改良裝置確實可以快速檢測二氧化硫,其優點是定量裝置簡單,使蒸餾時間縮短、設備精簡、定量更準確,普通實驗室即可使用,雖然無法完全取代通氣蒸餾法,但仍可作為一般高中職學校在無氮氣裝置設備下,快速檢測金針乾製品二氧化硫殘留量用。

來龍去脈細水流長

龍潭中豐路上這口遠近馳名,已經冒水一百多年的湧泉「泉水空」,是人人好奇的自然景觀,老師上課也常以它為例加以說明。前年我們探測泉水空的灌溉分布與流量,結果獲得不少迴響,今年96年及97年我們再進一步的探測泉水空湧泉的形成機制,了解龍潭地區的地質及地下水流動分布的情況。經過將近一年的探測,我們終於揭開它神秘的面紗,對於泉水空湧泉的形成機制,龍潭地區的地質概況及地下水流動分布情形,有了清楚的認知,同時也進一步加以證實了龍潭人代代相傳的故事。

綠色小尖兵

海口溝水筆仔結圓錐果實,果實的種子會長出胎生苗,平均一星期長約0.93~1.04公分,七個月約25~28.6公分,成熟脫落插入軟泥中生根長葉,成功插入的機率滿潮前為12%~24%,退潮後為42%~70%,土質越軟插中角度為90度的比率為57%~80%,插入深度平均為1.2~2.6公分。筆狀胎生苗會有往上翹、彎曲生長的情形;也發現果實長出二根雙胞胎生苗,生長速度較慢,左右的長度不同。海口溝的海水及地下水對水的比重接近1,移植水筆仔種在花圃中及有機土中,澆地下水會存活,以種植在有機土裡生長得最好。水筆仔以枯黃老葉排鹽,以三用電表、電池燈泡組測試枯黃老葉的水溶液會導電;以黑布沾溼水溶液,晒乾後有白色鹽漬殘留。未完全成熟的胎生苗傾斜插入土中會生根長葉,最後會因向陽性會漸長成90度。

千「迴」百轉的遞迴圖形

在遞迴式an+2=|an+1|-an中簡單的代入幾個值,發現有九個一循環的現象。在一番巧思之下,我們先證明:函數f1(x)分別為1及-1、f2(x)=x,且fn+2(x)=|fn+1(x)|-fn(x), ?n?N, f5(x)與f6(x)圖形對稱於x=1/2,進一步證得遞迴式循環,再將初始值伸縮至a1, a2為任意實數值。解法固然令人拍案叫絕,但令我們深深著迷,決定投入大量心血在此研究的原因,乃是遞迴式an+2=β|an+1|-an,當0<β<1時,點(an, an+1)構成遞迴圖形的種種現象。 我們大量使用了函數及圖形分析的方法,定義函數fβ(cosθ, sinθ)=(sinθ, β|sinθ|-cosθ),發現f (n)β皆為 ?連續函數;?一對一;?(cosθ, sinθ)逆時針旋轉時f (n)β(cosθ, sinθ)同樣逆時針旋轉。藉由上述的性質推得遞迴圖形?在角度上稠密;?形狀與初始值無關;?初始值的改變產生相似的遞迴圖形。 在研究過程中,發現β=0.86的遞迴圖形有別於其他β值,有待未來,我們四人能一窺遞迴圖形的終極密碼。