全國中小學科展

佳作

美容「絲」路–絲瓜水的抗氧化力及應用

本研究以絲瓜水為實驗探討對象。我們以自製絲瓜水及市售的「保濕絲瓜水」做濃縮及稀釋,分別進行三種抗氧化能力(總酚測定方法、清除DPPH自由基能力、還原力測定方法)的比較。我們同時也針對市售絲瓜水中所額外添加的小黃瓜與絲瓜果實的萃取液,進行抗氧化力研究。 實驗結果顯示,總酚測定方法中,濃度越高總酚含量越高;還原力測定方法,其濃度越高還原力越強,但自製絲水則以濃縮至8倍還原力最佳,繼續濃縮還原力反而下降;而清除DPPH自由基的測定中,發現濃度越高清除DPPH自由基的能力越好。由此可知,絲瓜及小黃瓜的抗氧化能力佳,可以被廣用於保養、美白、護膚各項產品中,具有良好的抗老化效果,後續我們以8倍濃縮的絲瓜水進行產品製作。

以降柱法破解任意柱數與盤數的河內塔

我們在河內塔研究是改變柱數M與盤數N的關係,討論最小步數Q合理範圍。其中,對於任意N盤,改變M柱會使Q在最小值2×N-1到最大值2N-1範圍內變化。 透過研究分析將最佳操作技巧分為讓位法、換位法、原始降柱法與複合降柱法共4類。讓位法:2×N-1與換位法:2N-1,而降柱法則透過分盤降柱概念,將題目簡化拆解,並反覆運用前2者概念完成調節柱暫存的降柱移動,配對出最少步數Q。 將N盤如何切分進行降柱有最佳選擇,且題數間差距與相同差距使用次數也有規律,因此,可建立差距表並累加差距使用重複次數破解任意M柱N盤河內塔的最少步數Q。

「和」成角落方陣

一、 基於一個手機遊戲的規則:將1~9填入3×3方陣中(不重複),使四個角落的田字形內數字總和相等,這玩法引發了我們的好奇。二、 本研究主要探討能否找到一種有規律的填法,使四個角落內數字的總和相等並恰好就是最大值或最小值。我們先找出3×3中所有可能的組合,再以類似方法延伸至5×5,再更進一步推到n×n,因而有了驚喜的發現。三、 本研究主要發現有:(一)當n=4m-1時(m∈Z),最大值、最小值的填入方法。(二)當n=4m+1時(m∈Z),最大值、最小值的填入方法。

符合風景照片觀看感覺之音樂產生器

本研究結合文獻資料及個人創意,探討圖片轉換音樂的可能性。由本研究撰寫而成的軟體,可藉由使用者的問答,及圖片特徵的擷取,搭配建構好的樂句資料庫,成功產生具有悅耳性、圖片貼切性的創新音樂。

挑戰巨匠-探究魯班鎖之設計模組

魯班鎖相傳是過去木匠傳授徒弟學習榫卯技法,藉由拆解與組合的過程,訓練空間觀念、組合邏輯及解決問題的表現。現今益智積木皆以魯班鎖為原型,至今已變化出許多種類,我們研究的是具有階層設計特色之魯班鎖,因其有著特別的模組化特性。 研究過程發現不同階層的魯班鎖,有著奇妙的關聯性,透過歸納整理,外型分類為A、B、C型(圖1~3),依n階層(n≧3之整數)可演變出B型式之樣式有n-2種,C型式之樣式有n-3種,依設計者的寬度w與階層數n為變數,可推得各型式組件之尺寸、樣式及件數,進而推導出數學公式,樣式總數為2n-2及總件數為2n2-4n+3,藉此設計與解密n階層的魯班鎖,將複雜的古技藝簡單化,以嶄新的3D列印方式輸出,達到設計構想成實物之目的。

魚「藥」龍門-探討百合對斑馬魚各個階段的影響

百合具安心安神的功效,使我們想觀察百合是否對其他脊椎動物也有相同的作用,本實驗想藉觀察斑馬魚的發育及行為,探討百合對脊椎動物的影響。最初假設百合的濃度會影響魚卵存活率,經實驗發現浸泡在12.5%的百合溶液之溶液較其他濃度存活率及曝氣水高,但在胚胎的發育速率上則沒有差異;行為觀察上,浸泡百合後,斑馬魚由「沉底」狀態之恢復時間較未服用減少約40±5秒,符合我們的假設。除此之外,我們又做了空間學習,但發現百合添加並沒有太大的影響。最後我們總結濃度12.5%的百合溶液是目前對斑馬魚而言最適合的濃度,可有效改變斑馬魚的沉底行為,但在空間學習和成長速率目前則沒有差異。未來希望能更深入探討百合作用於斑馬魚間腦的機制。

以「欒」擊「螺」~探討台灣欒樹萃取液對福壽螺及其他生物的影響

福壽螺自1979年引入台灣,造成農業損失超過100億元,而台灣特有種的台灣欒樹在校園和公園大量種植,冬季落葉和修枝產生廢棄物。研究利用欒樹葉萃取液防治福壽螺,檢測其對水域動植物影響,創造雙贏契機。葉和水以果汁機粉碎,0.05%濃度浸泡二天即可致死100%福壽螺,卻不會影響田螺、蝌蚪、台灣馬口魚和果蠅幼蟲的發育以及稻米發芽率和長第一片葉的時間,但孑孓死亡27.6%、稻米高度和根長下降。研究結果證實欒樹葉萃取液在極低濃度(0.05%)即可致死福壽螺,0.1%濃度7天仍具殘效性,是有效的殺螺劑。若用較高濃度亦可抑制蚊子幼蟲孑孓,但不會影響淡水共域生存的動物和植物的發芽,是比目前普遍使用的苦茶粕更容易獲得、製備更廉價,對水域動植物更安全的天然殺螺劑。

挑戰電中性原理~「帶電溶液」的研究

利用范氏起電器將靜電導入蒸餾水、甘油、苯、環己烷、乙醇、正丙醇、正戊醇、HCl(aq)、 NaCl(aq)、CuSO4 (aq)………等不同溶液中。我們發現,非電解質溶液可以藉由極性分子的媒合作用〝貯存〞電子,而其中H2O效果最好,即水合電子是可以穩定存在的!但在水中若添加HCl、\r NaCl等電解質將會提高溶液導電性,以致於無貯存電子的效果。我們也發現苯雖不是極性分子,但因具有π共振系統,也能有效貯存電子。

跳得過嗎?

這一篇作品是來自於2009年國際數學奧林匹克競賽第六題。 本研究先由直觀觀察思考後利用數學歸納法假設 n≦k 成立再分成三種情形 證明 n=k+1可以成立。 本研究除了證明競賽題目存在性並討論其對稱性及其極端現象,同時對於地雷遞增和地雷遞減提出討論,最後再利用1對1且映成的對應關係說明網路上ai=i和2009年國際數學奧林匹克競賽第六題所設條件相異ai是相同思考結構。

內心、垂心、外心是3 位循環節的循環小數?!

三角形的內心I,向外部或向內部作”過三頂點與I 連線的垂直線”時,I會成為新的三角形的垂心或外心,而且依內、垂、外心的次序循環。新三角形的外心與I 共線,與尤拉線存在特殊的關係且三角形間相似。