全國中小學科展

第三名

對抗惡勢力—菸草與印度梨形孢菌共生對抗致命病害

茄科植物在農業生產與科學研究上皆非常重要,但卻極易因病菌感染而造成重大損失,這包括具全球重要性卻苦無有效防治方法的三種病害:青枯病、灰黴病及番茄疫病。印度梨型孢菌是植物根部內共生真菌,其寄主範圍極廣,且可增強植物之生長與抗逆能力,但此共生真菌是否可促進植物抗上述三種重要病害則未知。本研究利用模式植物圓葉菸草作為試驗材料,建立了高效印度梨型孢菌感染系統。本研究發現,雖然印度梨型孢菌感染菸草根部後對植株生長並無明顯影響,初步病害試驗結果顯示,與此菌共生後會誘發植物內部產生全株訊息傳導,因而加強了菸草對抗上述三種嚴重病害之能力。我們預期這些重要的初步研究結果將有助於近一步的研究發展與農業應用。

「石」間記憶-由鐘乳石探討大崗山之前世今生

本報告研究大崗山軍用洞穴中之鐘乳石與石筍,量測其中沉積之鎂、鈣、鐵等物質濃度,並歸納各物質濃度與水泥礦場開採以及氣溫變化間之交互關係。 由實驗結果歸納發現石筍與鐘乳石中鐵的濃度,與礦場開採造成表土破壞有一定的相關性,而鎂/鈣比值則與當時的氣溫有關,再與中央氣象局實測氣溫資料進行比較,發現有不錯的相關程度,可以做為古代氣候參考指標,值得未來做更進一步的研究與討論。

「粽」望所歸,「月」葉最美

月桃在台灣全島都有分布,葉子就是以前人的「塑膠袋」,拿它裝東西再用繩子捆起來,端午節人們會利用葉子包粽子。為了驗證月桃具有抗氧化、抗菌的功能,實驗設計以碘滴定法來檢測抗氧化力。我們蒐集比較坊間四種粽葉:乾竹葉、新鮮竹葉、月桃葉、野薑花葉,在現打汁液中,月桃葉的抗氧化力最好;加熱、新鮮度、烹煮時的調味料也會影響月桃的抗氧化力;月桃的葉子部位抗氧化力最佳;月桃葉汁可防止蘋果褐變;利用月桃葉汁加入洋菜凍,能延長洋菜凍的保存時間,具有抗菌效果,所以使用月桃葉包的粽子,優於其他粽葉。最後我們用月桃葉汁製作抗氧化護手霜,不但觸感細緻,吸收、保濕、滋潤都不錯,使用後不僅不會造成過敏,還有淡淡的月桃香。

「磷光」乍現-自製時間解析裝置及其應用

我們利用雷射射過僅留一小縫隙的風扇,產生一具有週期性亮滅的光源,以此激發固定在玻片上的磷光物質,再將自製光敏感應器以適當的角度(約90 0)接受磷光,並以BNC接頭連接至示波器,成功完成自製時間解析裝置。並使光敏感應器串聯電阻及反向電壓抑制雜訊,可使S/N達53,較市售光敏感應器的S/N(51)好,再利用濾光片減少雷射散射的干擾,使整個裝置達到最佳化。最後以最佳化的裝置測量Sample1~Sample3短時間及長時間的生命期,準確度極高,Sample3的短時間生命期與螢光光譜儀的誤差只有3.75 %。希望此裝置未來能應用於高中課程或是水質的測量。

能顯微的彈珠?!

一天,在把玩彈珠時,發現──從它往外看,彷彿置身於另一世界:近物大且成正像,遠物清晰成倒像。於是我們展開研究,好一探其中的奧秘。

漏水報馬仔

本研究旨在探究包含自動漏水檢測與智慧警示功能的新型馬桶漏水檢測裝置。模仿實際馬桶機構組成,自製馬桶供排水管路和沖水開關周邊機構實驗模型,透過實驗量測與數據收集、分析,最後選定作品內的供水管路組成、漏水感測器和沖水感測器。當馬桶發生漏水時,作品內的單晶片會先關閉裝置在進水管路上的電磁閥,停止繼續供水;再透過藍牙無線界面與簡訊分別通知在室內和室外的相關人員。藉由建立一套實驗室等級的作品實體雛型,在不同實驗條件下,對實體雛型進行各種參數測量、記錄和分析後得到重要實驗結果。實驗結果證實本作品不僅可以解決傳統馬桶漏水檢測方法費時費力、功能不足、量測儀器昂貴問題,且可滿足本作品預期的設計目標。

曲折動盪中的秩序

在鐵尺的彎曲實驗中,我們發現與既有小角度彎曲文獻不同的結論,並找出大小角度都適用的通式。 我們先確認使鐵尺彎曲之有效分力與受力尺面呈90度角。我們最後得出其力(f)、彎曲程度(端點與原處的垂直位移h、端點切線之角變量θ)、尺長(L)在線密度、粗細不變下滿足h ∝θL和 f∝hL-3.02。 我們觀察鐵尺拉開一定振幅後釋放的振盪狀況,並探究振幅衰減的情形,最終我們得知振幅衰減方程式A=A0e-γt中的γ與L的關係為1.67次方成反比,且與初始振幅無關。 我們更進一步地研究當兩隻尺中有中介物質時能量交換所產生之耦合現象,而我們發現一個振盪週期內包含著數個耦合週期,與一般弱耦合模型相反。

無限「恣」萬花筒

四年級自然課第一次接觸到萬花筒,覺得很好奇;五年級暑假的科學營,開始探究萬花筒。仔細觀察後發現:萬花筒可以千變萬化的機制是:受重力作用而隨機變化的物件與無限反射的鏡片組。柱狀萬花筒:鏡片數為2時,夾角越小成像數越多、越趨近圓形;鏡片數為3、4、6時,能形成完整成像,有無限延伸的視覺效果;鏡片數為8、9、10、12時,成像類似花蕊和花瓣的效果。塔型萬花筒的成像有球體浮凸效果,斜邊越傾斜,球形成像越浮凸,徑長越短;搭配偏光片和膠帶為物件時,會產生與本體不同的繽紛色彩。 最後我們根據研究結果研發出魅力四射、滾動星球、光之花等特色萬花筒,其中炫光寶石萬花筒與機電整合成聲控變色小夜燈。

高潮線上過生活—北台灣沙岸生態系能量流動的解析

課本上學到生態系的內容時 ,都是標準的擁有生產者的生態系,但對於沙岸生態系的潮汐變動與缺乏生產者下生態系統如何建立則罕見有人探討。本研究挑選北台灣海岸兩處地型,進行高潮線上有機碎屑的調查,並利用目視採集法、空拍攝影法、掉落式陷阱法及錄影記事法來解析沙岸生態系的生態關係,且用辛普森生物多樣性指數計算沙岸生態系的生物多樣性。研究結果顯示,沙岸生態系的能量來源多來自海浪沖上岸的有機碎屑,而有機碎屑也多是來自陸域生態系,洋流則亦會影響有機碎屑的組成,且防風林以及河口左右岸都不會顯著影響沙岸生態系的生物多樣性。本研究初步建構沙岸生態系食物鏈和食物網的組成,並為生態學研究的缺口,盡一份拼貼大自然全貌的心意。

有「酵」?無「酵」?驗了就知道!

本研究從文獻探討及實驗測試中毅然捨棄傳統的「碘滴定法」改以測量不同米種之米水的「PH值」及「氧化還原電位值」來分析其抗氧化能力。 研究中發現米的種類、米水製作方式、浸泡時間、接觸空氣與否、環境溫度、米的重複利用次數都會影響米水的發酵效果。且利用「自製褐變程度檢測儀」,成功以精準的量化數值來呈現蘋果汁的褐變程度,並藉由「蘋果汁的褐變實驗」驗證發酵佳的米浸泡水種類其抗氧化力也很好。我們用一整年的假日、週三下午等時間完成此研究,發現化學世界與生活息息相關,付出再多的辛苦也值得!