全國中小學科展

佳作

消滅口中的惡魔

現代忙碌的社會,生活中充滿了誘人甜食及飲料,再加上飲食習慣不正常,許多人都忽略了口腔清潔,我們很想知道,如果忘記潔牙,會造成什麼樣的後果?爸爸媽媽常說飯後要潔牙,不刷牙就會蛀牙,那蛀牙的原因是什麼?平常用的市面上賣的牙膏,廣告是否誇大不實?能達到廣告宣稱的效果嗎?如果不認真刷牙,只是漱漱口,是否就一勞永逸了?因此希望藉由這次機會,針對個人口腔衛生做深入的探討,並且宣導保健的重要性。

騎士與主教(方格填滿問題)

一、首先是我們這次研究所使用到的定義,如下:(一)座標平面上,若點P(x,y)符合xIN,yIN 的條件,則稱點P為一" 格子點"。(二)稱x=0,y=0,x=m,y=n(m,n>0)所圍成的方格中所有方格點(包含在線上的方格點)所成之集合為"m*n的方格"。(三)接著定義一種走法,有點像象棋中"馬"走的形式,叫"騎士"(H)。例子: 從圖1 我們知道Q(6,6)經過一次"騎士"後的落點可能為P1*(7,8)或P2*(8,7)或P3*(4,5)或P4*(5,4)或P5*(5,8)或P6*(8,5)或P7*(4,7)或P8*(7,4)。二、研究問題:本研究問題,可說是融合了”騎士迷蹤”及”馬步棋”的靈感

乘車可以更舒適

一般車輛的安全規定都是依不同路段來限定行車速度,這樣便可以大大降低交通事故的發生,但是,車子的加速度或減速度的大小卻沒有明確規範,導致開車的人各憑所好,時而猛踩油門,時而猛踩煞車,如果是開自己的車子,大不了車子的壽命提早結束,如果是公車,那倒霉的可就是一般搭乘該公車的乘客了。因為,我們沒有很明確的證據可以指出司機的不是。所以,假使能有一種能全程紀錄行車的加速度或減速度大小的儀器,碰到前述的糾紛時便能依此資料判讀當時的加、減速之行車狀況,釐清責任的歸屬問題,這也才符合以科學態度處理事情的精神。

「蟀」哥的奧林匹克~看誰跳得高?跳得遠?

我們以小扁頭蟋蟀、台灣大蟋蟀、烏頭眉紋蟋蟀、家蟋蟀與黃斑黑蟋蟀等五種蟋蟀成蟲為研究對象,利用壓克力觀察箱與GoPro7攝影機,以120fps高速攝影蟋蟀的垂直跳躍與水平跳躍,總計完成804部影片上傳至youtube的影片編輯器,以0.25倍慢速播放紀錄分析,找出跳得最高、跳得最遠與最會跳的蟋蟀。 最後總計完成109隻蟋蟀外型特徵、垂直跳躍高度與水平跳躍距離的分析,結果顯示:1.家蟋蟀的後腿/體長比最大,是「長腿王」;2.家蟋蟀的垂直跳躍高度(體長數)最高,是「跳高王」;3.家蟋蟀的水平跳躍距離(體長數)也最遠,是「跳遠王」;4.接受刺激後的跳躍率,眉紋蟋蟀是垂直跳躍的「跳跳王」,小扁頭蟋蟀則是水平跳躍的「跳跳王」。

會呼吸的梳子壩?! ~華山土石流整治實察與透砂率探究

我們先從梳子壩的認識與華山探勘著手,實察地質、梳子壩防治工法與嵙角溪野溪 (第一部分)。模擬土石流研究梳子壩在不同水量及砂量的透石、砂效果(實驗一、二),發現梳子壩後方的砂不易透出(實驗三)。接著我們模擬已淤積砂和石的壩體持續沖水,加入粒徑較大的碎石,透砂率明顯降低,找到了梳子壩輸砂的盲點,並推理縫隙模型(實驗四)。為了降淤,我們追加模擬鋼管壩實驗,以相同條件沖水與降壩體,發現鋼管壩抵擋土石流,後續可讓淤積的壩體透砂透石,實驗數據顯示比對梳子壩效果好太多;另外藉著降低壩體運作模式,結果能清空壩前土石。期待真實防治工法也能多採取此模式,讓整治的溪流自然降淤高,恢復到流暢的野溪型態(實驗五)。

小兵立大功-粉筆在化學實驗中的應用

粉筆,在日常生活中可輕易獲得,看似平凡無奇的粉筆,其實可以巧妙的應用在化學實驗上。我們以粉筆為實驗裝置的主角,找出其優點及實用性,並探討實驗裝置原理。我們以改良原實驗裝置,藉由粉筆的取代有更好的實驗結果,並具有相當的穩定性。我們操作改良的實驗有三:(1)離子移動的觀察-課本中以濕潤濾紙上放過錳酸鉀晶體觀察離子移動,我們以粉筆代替濾紙,比較效果的差異,並改變不同電解液,觀察離子移動的速率。(2)電解碘化鉀-不同於在U型管內電解,可直接在粉筆上觀察到清楚的碘分子。(3)鋅銅電池-以粉筆加入浸泡硫酸銅、硫酸鋅溶液與硝酸鉀溶液,可得到較強的電流,這是有別於傳統鋅銅電池的效果,並且可以達到節省藥品的目的,我們分別用8、4、2公分的粉筆進行實驗,比較並探討其中的原因。

陸生三葉蟲?~二種潮蟲環境適應及生存策略探討

因為好奇潮蟲的樣子像三葉蟲,因而展開調查二個不同區域的二種型態大小不同的潮蟲,分別是喜陰蟲和鼠婦。牠們棲息於陰濕且透氣的土壤,以氣管肺換氣,雌雄異體的潮蟲雖為卵生,交配後將受精卵抱於卵囊中,待胚胎孵化且有足夠的水份才產出,因此需生長在潮溼的土壤,乾燥和低溫對二種潮蟲的生存不利。喜陰蟲對溫度的耐受度比鼠婦來得佳,食量和溫度有關,高溫環境食量和排便量大。食喜枯葉的潮蟲能適應綿布飼養的人工環境,因此是作為控制實驗的好材料,實驗結果顯示潮蟲有明顯的趨濕性,沒有明顯的負趨光性,白化個體有較明顯的日夜週期和負光趨性,白化個體第二代仍為白化症。潮蟲不分日夜均會在土壤表層活動取食因此會降低植物發芽率。

莫利之交-莫利定理在平面與立體的延伸探討

在將莫利定理一般化的過程中,本研究發現在不同條件下,圖形有不同的規律。如平面圖形中除三角形外,其他多邊形的莫利圖形不一定是正多邊形,但有「自我相似」的特殊關係。另外四邊形中更有許多組「對偶關係」。本研究接著將圖形坐標化,並引入「線性變換」的概念,試圖解釋並發現新的自我相似或對偶性質。立體方面則發現許多和平面圖型相似之處,例如正多面體的莫利圖形皆為其「對偶多面體」,有很強的對偶性質。而其中正四面體對應正四面體,也是一個自我相似的例子。其他不規則圖形與其莫利圖形間,沒有明顯規律,針對此,平面部分導出了算交點坐標的公式,立體則建立判斷焦點存在與位置的方法。

以衣藻探討DEET對環境初級生產者的影響

環境中有許多「新興汙染物」,防蚊液的有效成分DEET便是其中一種。過去對DEET的研究,以動物與人類細胞為主,較少關注藻類。藻類是水域的初級生產者,是消費者的食物來源,對環境來說相當重要。本研究以模式生物衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)進行實驗,探討DEET對環境初級生產者的影響效應。結果發現:1. 加入最高濃度768mg/L的 DEET,至多3小時,細胞就會增加ROS。2.加入DEET後,至多5小時,細胞鞭毛會變短甚至消失,以至於影響細胞的行動力。3. DEET濃度192mg/L以上,衣藻細胞72小時的急毒反應會出現明顯的生長抑制狀況。本研究同時也比較細胞壁的有無與DEET影響的關係,發現細胞壁有利於提高衣藻對於DEET的耐受度。一般文獻對細胞壁與汙染物毒性之間關係的探討較少,這是本實驗的重要研究成果。

點水蜻蜓款款飛—以泡膜研究蜻蜓拍翅的流場模式

對飛行的興趣源於宮崎駿電影「天空之城」,電影中之鼓翼機有著蜻蜓的翅膀,親自探討後,反而引起我對流場可視化方法的興趣,經研究決定以泡膜研究主軸,設計實驗使用自製泡泡水、簡易拍翼機及定速滑軌進行實驗,實驗後發現泡膜黏滯係數與空氣相似,所以可以以泡膜模擬空氣流動情形,然後使用泡膜研究蜻蜓懸停及飛行、滑行時翅膀拍動造成的流場變化,比對研究結果與煙流研究結果之差異。將拍翼機以不同方向置入泡膜進行實驗並錄影,再用Image J分析影片中泡膜顏色,用Excel計算泡膜厚度後,以Matllab得到厚度圖並計算流量,了解氣體流向。未來希望可以將此研究方法應用於更多流體力學研究。