全國中小學科展

第三名

「沙」了鼻涕蟲-沙士與醣對鼻涕蟲交聯作用之研究

我們測試鼻涕蟲導電實驗,卻發現鼻涕蟲添加「加鹽沙士」會變軟黏!經過實驗得出下列結論: 1. 沙士鼻涕蟲變軟主因是糖水。「膠水添加單醣或雙醣溶液製作鼻涕蟲會變軟變黏」,命名為「軟黏效果」。主因是單醣(雙醣)代替膠水提供氫氧基與硼砂水的硼酸根離子結合。 2. 「和水結合會導致鼻涕蟲變軟不變黏」,命名為「稀膠狀態」!「膠水加水稀釋、長期泡水、加水加熱、糖水鼻涕蟲加少量水攪拌」都會產生稀膠狀態!主因是水讓膠水的氫氧基彼此距離變遠,但氫氧基數量不變。 3. 多醣加硼砂水加熱可取代膠水做成鼻涕蟲,主因是多醣為直鏈結構,加熱後分解出單醣(氫氧基),與硼酸根離子形成交聯作用。 4. 沙士鼻涕蟲可應用於吹泡泡、養鼻涕蟲、進行手繪電路。

命中注定我「繞」你

本研究的主要目的是探討瓢蟲在空間中行走的軌跡是否存在著某些性質。我們定義瓢蟲分別繞y軸和z軸旋轉θ和 Φ,我們發現當旋轉次數n→∞ ,各收斂點P均位於球面S:(x-1/1-r2)2+y2+z2=(r/1-r2)2 上。接著我們探討當瓢蟲的仰角θ=cos-1r與-cos-1r時,不論轉向角Φ為幾度,瓢蟲分別收斂於固定點A(1, 0, r√1-r2/1-r2) 與B(1, 0, -r√1-r2/1-r2)。透過幾何證明,我們發現直線AB與y軸恰為球面S的配極直線。透過基底變換後,每個轉向點均位於一圓錐面x2+y2=a2(c-z/c)2 上,且繞行的原點O及轉向點Pn均位在一等角螺線G上,G:{x=artcostα y=artsintα(t∈R) z=c(1-rt) 。從高觀點來看,各轉向點是經過一個收縮的仿射變換而來,而收斂點 就是瓢蟲行走軌跡的點吸子(attractor)。最後,我們將軌跡呈現的圖形與自然現象連結。

茶蠶砂萃取物之成分分析與活性探討

將乾燥茶蠶砂利用極性大小差異初步分離後,對各樣本分別進行清除自由基能力(DPPH)、總酚類含量、總含醣量、以及類黃酮含量等實驗測定,接著以薄層色層分析(TLC)與高效液相色譜儀(HPLC)觀察與分析其中可能之化合物含量分布。 由實驗結果可以得知茶蠶砂的萃取物皆具有抗氧化的能力,且經過各式物質之含量測定之後,發現茶蠶砂具有一定含量的酚類、醣類與類黃酮物質,結合TLC薄層色層分析及HPLC Spike in實驗確認EA萃取物中含有兒茶素存在。 未來希望能夠以進行其搭種類茶多酚化合物之Spike in 實驗並對HPLC圖譜進行單一吸收峰的分離、純化與其純化後物質之抗氧化等化學活性探討或成分分析以確定其中之真正活性成分。

磁動力藥物應用於抗發炎治療之效益探討

橙皮苷元是天然的黃酮類化合物,具有抗發炎等多種功用。但直接使用無法確定其達到病灶位置,也無法預期藥物到病灶位置的濃度,因此本研究設計一複合磁性奈米粒子作為藥物導引材料,期能透過磁場導引到病灶位置,以達到抗發炎功用並減低其對其他非病灶位置的傷害。為使四氧化三鐵粒子接枝藥物橙皮苷元,及具備高生物相容性,利用葡萄聚醣(Dextran)和-COOH官能基做表面之修飾,再以細胞實驗檢測其生物相容性及其藥性。檢測結果證實此材料能保有磁性、藥性,以及生物相容性,並進行體外吸附模擬實驗,了解粒子在血管中吸附之情形。未來將進行發炎途徑探討,深入了解抗發炎之病程,期望能進一步使用此磁性奈米粒子治療如動脈粥狀硬化等相關發炎之疾病。

一小時二十多萬元

每天早上(約六點半)和爸爸晨跑時發現,十字路口的紅綠燈,形同虛設,因為大部份的車輛都不遵守交通規則,橫衝直撞非常危險;因此想做一次深入的調查統計以引起大家對這問題的重視。

Hanoi Tower 的推廣

在玩 Games 時,我們發現 Hanoi Tower 的一些特性,因而引起研究 Hanoi Tower 的興趣。

有蟲在嗎-棉野螟蛾幼蟲捲葉及相關行為探討

棉螟幼蟲會在朱槿等植物作捲葉與覓食,影響植物生長及觀賞價值。我們想探討捲葉相關行為及防治方法,於是進行調查與實驗。發現幼蟲喜歡在有遮陰的朱槿上層作捲葉,開口會有絲和糞便。初孵化幼蟲群聚啃食葉背,較大幼蟲會作捲葉藏身其中,部分捲葉有幼蟲群居;幼蟲捲葉步驟類似,有換巢情形;社區朱槿捲葉及幼蟲數量隨月份有變化;作捲葉穴居是主要的防禦行為,遇天敵時,常縮回捲葉及運用絲線逃離捲葉。我們發現化蛹情形與文獻在捲葉內化蛹不同,多數幼蟲會離開捲葉找隱蔽暗處夾縫中化蛹;實驗發現光照及夾縫會影響化蛹。我們建議物理防治方法,特別是製作誘捕幼蟲化蛹的暗盒或黑袋,可減少大量繁殖幼蟲的數量,以達到有效減少幼蟲為害植栽。

彈跳蟲的運動分析

彈跳蟲看似簡單的跳躍方式其實隱含了非常複雜的機制,本研究利用彈簧來模擬其跳躍運動,並藉由調整彈簧端點間距與離地時間差來進行分析,換言之,本研究希望以客觀的科學角度,探討存在於彈跳蟲跳躍運動的奧秘。由研究結果得知,在釋放一端後經四分之一周期後再釋放另一端可跳最遠。

層層有序

沉澱於液體底部的溶質擴散後,在鉛直面上會呈現濃度不均的現象。本研究利用雷射光折射後的偏移量特性,來觀察溶液經擴散後濃度對高度的關係。我們觀察30天內六種溶質在不同擴散條件的濃度分布。實驗結果顯示:(1)不同溶質間存在著類似的擴散模式;(2)擴散模式劃分為兩類。為探討上述兩種擴散模式,我們修正擴散理論並用以比對實驗結果,發現公式中溶質的擴散係數亦分為有無離子團兩類,有離子團的溶質擴散係數較小,無離子團的溶質擴散係數較大。因此我們進而提出分群理論,以解釋為何擴散係數分兩種。最後,為了得到更長時間的濃度分佈情形,我們利用擴散理論的推論結果和實驗測得的擴散係數做數值模擬,得到千萬年以後的濃度分佈,並發現其最終態為波茲曼分佈。

下坡減速安全駕駛

本研究作品是自行車下坡減速安全行駛,騎乘者在下坡時候,自行車能自動降慢速度,減少自行車的意外事故發生,控制系統要有兩個條件才會產生減速作用,假設只有一個條件成立,並不會產生減速。下坡減速條件為:1.車輛是在斜坡地面。2.下坡車速必須超過20公里。兩個條件成立後,控制系統會作用。經過單晶片的控制及條件的設定,車輛在下坡且速度超過20公里,系統自動啟動馬達偏心輪,拉煞車機構進行減速作用。自行車下坡時做減速的時並不會把車輪鎖死,確保自行車下坡行駛安全。本作品中在前輪裝置一組花鼓發電機,騎乘時由前輪花鼓發電機發電,對車上的電瓶進行充電再供應給自動煞車減速系統使用。最後再製作一組防過度充電系統,避免騎乘時對電瓶過度充電。