全國中小學科展

佳作

臥虎藏龍-紅邊大龍蝨生態行為之研究

紅邊大龍蝨屬於完成變態類的水中甲蟲,幼蟲期為三齡,其幼蟲性情兇猛俗稱水老虎(water tiger)。成蟲為肉食兼腐食性,主要是靠嗅覺來搜尋食物(屍體),且搜尋能力雄蟲>雌蟲,是為食屍性分解者中很有效率的清道夫。活體餌料中,紅邊偏好吃食的順序分別為蝌蚪﹥大肚魚﹥翻轉螺﹥福壽螺。餌料的震動及水溫的升高皆能增加紅邊搜尋食物的速率。紅邊是陸海空三棲的水生昆蟲,對環境忍受度很高(溫度耐受度在6℃~35℃之間;鹽度耐受度在10 ppt以下;酸鹼值容忍度為pH3.0~pH11.0之間;濁度、水中溶氧量不受影響),可當作嚴重汙染的生物指標之一。雄雌成蟲皆會分泌的乳狀淡藍色液體會導致獵物麻痺、痙攣進而游速變慢或昏迷,可能對於水中脊椎動物的神經系統有不良的影響。

水中黑洞-絲葉狸藻捕蟲囊之探討

本研究主要是觀察絲葉狸藻(Utricularia gibba)葉子特化的捕蟲囊觸發運動之影響因子,還有吸收物質的情形。結果發現此種狸藻捕蟲囊的表皮細胞主要有兩種細胞型態,分別為分布在內外表皮基部的四爪腺毛與半球型腺毛。因此,雖然其缺乏根部吸收功能,但是狸藻捕蟲囊具有輔助吸收養份的功能,水份主要由四爪腺毛基部進入至細胞內,再由內而外開啟的半球型腺毛排除。此外,我們觀察到含氮物質吸收較快,甘油與葡萄糖較慢,兩者的路徑也有差異,另外,我們也發現光照時間與照不同色光,以及在不同溫度下,對捕蟲囊的觸發運動會有不同程度的影響。若能對狸藻捕蟲囊構造更加了解,將可用於生物防治法減少孑孓病媒蚊孳生,或應用於仿生生物學開發負壓捕蟲的工具。

傳聲筒之五四三

本研究主要探討傳聲筒傳聲的最佳條件,如:距離、材質、表面粗糙程度,及不同角度時筒壁和筒長間的相互關係,期望能找到傳聲筒角度和長度之間的最佳比例。在前四個實驗中發現,當距離愈短、入射角=反射角、愈光滑和堅硬的物質,對聲音的傳播較有利。基於此發現,進行實驗五與實驗六,利用塑膠PP板和厚紙板做的集音管,並不會和音源產生共振的情形,而集音管口直徑達到3公分時,能測得最大音量。最後,依此條件設計實驗七,用手繪圖稿和三角函數,找到不同夾角的傳聲筒與筒壁長度的比例關係。結果證明,傳聲筒並非大聲公,無法使音量變大;最佳傳聲筒:當夾角4゚時筒長為41公分,6゚時筒長為32公分,8゚時筒長為18公分,10゚時筒長為23公分。

變色的彈簧

以液晶螢幕的構造方式作為架構藍圖,利用重力將透明物質(膠帶)的性質改變,觀察並分析顏色變化與物質所受重力之關係。實驗發現當加掛重物時,膠帶會拉長,厚度會變薄,故各色光經偏光片在膠帶厚度不同的情形下,旋轉的角度不同,當各色光經偏光片時,光強度均不同,所呈現出的顏色才有所差異,且長度變化量越大,顏色變化越明顯。數據計算中可得知,當砝碼重量高於某值時,膠帶伸長量與砝碼重量有正比關係。由紀錄中發現膠帶斷掉所受的力約為膠帶顏色開始變化時受力的2倍。若應用在繩索或鋼索上,其常因彈性疲乏而斷裂,可在其上方加上可旋光的物質,再包上一層偏光片,由顏色變化就能及早發現彈性疲乏的現象。

智慧雲端、萬物聯網-3D魚飼料餵食器

本作品為一種架構在雲端物聯網服務上,透過手機APP雲端控制魚缸魚飼料投放的餵食器,適用於小型觀賞魚飼料的投放。我們使用聯發科技創意實驗室所製造的物聯網裝置-LinkIt ONE做為本餵食器的微電腦控制板,結合該公司所提供的MediaTek Cloud Sandbox(MCS)雲端服務,由手機的雲端APP經由無線網路雲端操控LinkIt ONE板子上的數位訊號輸出,藉由這個數位訊號啟動小型步進馬達,再經由步馬達轉動用3D繪圖軟體Sketchup繪製與3D印表機列印的魚飼料餵食器,達到由手機APP雲端控制魚飼料投放水簇箱的功能。

全台手「腐」

這次研究的目的是成功做出好吃豆腐。我們查到四種做豆腐的材料,檸檬汁、石膏、鹽滷、葡萄糖酸內酯,其中鹽滷是我們覺得最適合的,容易購買,也不會有澀澀、酸酸的怪味,吃起來還甜甜的。 為了把豆腐硬度的感覺變成科學數據,我們設計了「測硬度計」,用科學的方法測硬度,方便我們調整變因。 我們發現做豆腐的兩大難關就是豆漿濃度和鹽滷的量,所以設計了「豆皮判斷濃度法」和「鹽滷水量對照表」,幫大家用任何牌子的豆漿成功做出豆腐。 我們還發現不同的豆漿溫度、沖鹽滷後放置時間、壓豆腐時間都會影響豆腐硬度,大家可以根據自己的喜好做調整。最後我們設計了一套『做豆腐流程』,試做過的媽媽都覺得很不錯,這樣就不用擔心會吃到黑心豆腐囉!

循環不息

由遞迴關係式產生的數列各項除以質數k後,會產生一個循環的餘數數列,故本研究主要探討其最小循環節性質。我們先得到g階遞迴數列的循環狀況,在特殊情況下,餘數數列會成純循環。 若將最小循環節各項加總起來,除特殊狀況外,其和皆是k的倍數。在二階遞迴數列中,由於最小循環節必能分成數個每段項數相等的數列,將其依序排成有序的形式後,相鄰二行會具有倍數關係,在某些排法中橫列數字和必為k的倍數。我們還得到簡化計算循環節長度的過程,並且知道若餘數數列非等比數列模k後的形式時,則起始值對最小循環節長度無影響。

興奮吧!海兔 !

我們主要研究眼斑海兔,以建構出一套完整的海兔防禦系統。實驗方向大致上有三: (一)基本防禦機制:藉由刺激牠的各個部位來觀察牠們不同的因應方式。最後我們發現,當我們刺激牠的頭部或尾部,牠會將頭尾縮進外套膜中形成球狀。而當我們刺激其背部,牠會進行縮腮反射,若繼續刺激,牠會噴出紫紅色液體禦敵。 (二)海兔防禦的記憶行為:我們定時刺激海兔的頭部,紀錄海兔將頭完整縮進外套膜內所需的時間。最後發現,隨著刺激的次數增加,海兔將頭縮進外套膜內的時間拉長甚至不再反應,顯示海兔的防禦亦具有記憶效應。 (三)墨腺與蛋白腺的作用:我們將海兔的混合液體滴入美國螯蝦身旁的水中,並觀察牠的活動狀態與食慾狀況。

正n邊形對角線交點數之探討

本科展內容為研究正n邊形對角線在圖形內形成的交點數。我們一開始利用Geogebra畫出圖形,進行對角線交點數的觀察。接下來我們針對中線上的三條對角線交點進行探討,求出中線上對角線三線共點個數公式。之後我們將圖形座標化,利用三角函數計算出中線上交點座標,再用求出的公式代入Excel,發現中線上五線共點只會出現在6的倍數上,七線共點只會出現在30的倍數上,我們將其表格化,觀察規律。但由於n為6的倍數時,其中線上的交點呈現十分複雜之狀態,因此我們先針對非6倍數中線外的對角線三線共點進行探討,得到公式。最後我們將所有對角線三線共點個數公式化簡,推導出非6倍數正偶數n邊形內部所有對角線交點數的公式:If n = 4k+2: C4n-(5n3-45n2+70n-24)/24,If n =4k:C4n-(5n3-45n2+106n-24)/24

「蟎」天鋪地葉枯盡-非農藥”冰鎮雞尾酒”防治法

本研究以草莓最為嚴重的蟲害——二點葉螨(Tetranychus urticae)為研究對象,發展高效率的非農藥防治法。二點葉螨對大部分藥劑已經具抗藥性,而且繁衍快速,台灣高經濟作物身受其害,所以發展非農藥防治法刻不容緩。 本文實驗概念源自何大一博士「雞尾酒療法」。以數種非農藥資材窄域油、木醋液、皂液、印楝素並調整稀釋液溫度組合試驗,除了各個資材產生協力作用,提高效力,而且可延緩抗藥性產生。 以往二點葉螨研究係以豆類等(非草莓)為寄主植物,不同植物品種,二點葉螨生命週期顯著不同。因此本實驗自行培養無病蟲害草莓植株,實驗結果在草莓二點葉螨防治上相對精準。