全國中小學科展

第三名

唧聲若響—黃斑黑蟋蟀的聲音研究

黃斑黑蟋蟀有六種不同類型的唧聲,分別為夜晚呼喚、不定時呼喚、近距離求偶、遠距離求偶、長敵對聲及短敵對聲。黃斑黑蟋蟀分別有「黑龍仔」及「紅羌仔」二種品系(民91,楊正澤)。比較兩者之間的聲音特性,紅羌仔在大多數聲音類型中的聲音頻率普遍比黑龍仔稍高。另外,針對夜晚呼喚聲、求偶聲、敵對時的唧聲進行播放實驗。從播放夜晚呼喚聲的實驗發現夜晚呼喚聲應該具有吸引母蟀注意或接近的功能。而求偶聲播放實驗結果發現,母蟀可能有對同品系公蟀的交配偏好。從播放打鬥時叫聲實驗結果發現,聽到打鬥聲最易引發敵對事件,但求偶聲也有引發敵對事件的可能。勝利後發出的叫聲應該有宣告地位的功能。

化學股走勢圖─跌停?漲停?

在一次理化實驗課上,做有關上壓力的研究時無意中發現,內管之硫酸溶液,會經由塑膠片中之小孔滲出,但一段時問後則又停止,且此現象反覆進行著,似乎有週期性的變化,這奇特的現象引發了我們對於本實驗的研究動機。

「蛇」我其誰

本研究主要探討為何『蛇板』能夠行進的原因,我們仔細觀察蛇板的構造,發現蛇板主結構為腳踏板、扭力桿、輪子傾斜板與輪子。研究中我們自行設計「等比例縮小小蛇板」來當作我們實驗的對照組,並研發設計出小蛇板來進行實驗。設計「小蛇板行進實驗儀」來測量小蛇板的行進距離;設計「小蛇板扭力桿行進實驗儀」來測量扭力桿對小蛇板行進的影響。實驗結果我們發現到蛇板動力來源主要是我們雙腳的擺動,藉由擺動會使腳踏板產生偏轉,而因為這個偏轉使得輪子產生旋轉,而輪子的旋轉導致蛇板升高(兩旁較高,中間低),腳踏板升高後會產生位能,當蛇板降低時會將位能轉變成蛇板移動與前進的動能。而輪子傾斜板角度、扭力桿長度、扭力桿數量、扭力桿粗細、擺動力量、輪子大小、接觸面的摩擦力與人體重量都會影響輪子偏轉,進而影響蛇板行進距離。

可愛的蜥蜴

因為在學校下課時,常在籃球場的沙地、草堆中看到蜥蜴的身影,因此想了解這個出現在校園中的常客,有什麼樣的生活習性。

逆向第一型轉形生長因子( Antisense TGF -α )基因的表現對人類肺癌細胞生長的影響

癌症的形成與細胞的不正常增殖相關,正常細胞因為細胞的增殖受到嚴密控制,所以不至於發生細胞無限制增殖的情況。以皮膚為例,即使一個細胞變成兩個,但依照程式,其中一個不久即會死滅。癌細胞則沒有此種程式,它們會成等比級數增殖下去,因此,病理學上把癌症定義為「失去自律性的增殖」。將正常細胞用培養皿培養時,若培養皿表面覆蓋一層細胞,增殖即會終止。又細胞互相接觸時,就會改變方向而排列在一定方向(接觸阻止現象),這是因為細胞膜經常做為控制增殖或運動的感應器,完成其正常任務的關係。但癌細胞則沒有此種控制功能,所以將無休止的增殖,甚至跨上鄰接的細胞,一再重疊。 而調控細胞增生現象的基因,根據目前所知已有上皮生長因子群( epidermal growth factor family ; EGF family )等,而第一型轉形生長因子( transforoing growth factor -α; TGF -α )即為其成員之一,此基因存在於正常細胞與轉形細胞( transforoed cell )中,具多重之功能,包括胚胎細胞遷移( migration )、細胞增殖 ( proliferation )、細胞分化( differentiation )及細胞外間質的形成等,是肺癌細胞株維持生長的一個極重要生長因子。人類的 TGF -α 基因位於第二對染色體的短臂上,基因全長約 100Kb 包含六個 exons 。而 TGF-α 基因轉錄之 mRNA 大小約4.8kb ;人類和 mouse 、 rat 之 TGF -α 膠基酸序列相同度( homology )達 90 %。 本實驗以人類扁平細胞癌細胞株( squamous cell carcinoma ce11 line ) H226 、及 H226 腦轉移細胞株 H226Br 為材料取 RNA 進行反轉錄聚合酵素連鎖反應( RT-PCR ) 所得 TGF-α cDNA 涇淘選純化( elution )後,再經載入質體,篩選純系(clone )做大量的複製,最後以限制酵素將 TGF-α 基因從質體中切出,構築反向( anti- sense ) TGF-α質體,因反向 TGF-α 基因能中和正常的 TGF-α基因,使其不能表現。希望將來能夠感染( transfect )至人類肺癌細胞株使降低其生長速率,讓基因治療研究有更進一步發展。

四平八穩-建築物的流體力學效應

此實驗是將模型置於風洞中,藉由風洞模擬真實流場,及利用皮托管壓力計測量壓力值,並用風洞的煙線產生器觀察流線的變化。實驗中調整風洞風速為1.0m/s、3.2m/s、5.3m/s、 7.4m/s,以風速算出雷諾數值,以找出應有的流場分布,與測得的壓力分布圖加以比較;並利用白蠟油產生煙線將風洞內的真實流場具體化。 實驗中所有情況的雷諾數皆介於103~2×105,依照資料,此時空氣會有剝離現象(分離點),且分離點會向風的來向移動,從實驗數據中皆可看到,在數據中的最低壓便是分離點。所有模型因橫切面皆為對稱形(正方形),所以壓力分布會對稱。 拍攝煙線結果發現,金字塔、正立方體及長方體在背風面皆有渦流產生(當高度越大時渦流越大),但是僅有正立方體與長方體的正面下方有渦流。因為長方體的背風面渦流較大,依此結果可暫時推測長方體的背風面最不穩定。

輻射計旋轉方向因素之探討

在偶然的機會中,觀察到輻射計轉動的方向與我們預測的方向相反,本以為輻射計上的亮面所受到的推力該大於黑色面,但事實卻相反,因此引起我們對它作更深入探討之興趣。

負壓式除油煙機

烹飪時所產生的油煙,其成份與香煙燃燒所產生的煙霧相似,同樣是造成肺部病變的主因。本研究目的,在設計出一種簡單、實用、高效能卻又低成本的除油煙裝置,不但可以去除廚房油煙,也可以去除香菸所產生的菸害。本設計利用壓力式抽風機,將油煙直接導入水液中,經過多層細分網,連續改變油煙路徑降低平流效應,使油煙不斷的細小化,以便與水液充分作用,將油煙中的污染物溶解、懸浮或沈澱於水液中,再藉由進水、出水的簡單動作來收集並清理污染物。本設計歷經四代的改良,油煙經本設計處理後,幾乎不再有油煙所以能夠直接排放,而不造成環境的污染。

唧唧復唧唧—蟋蟀的聲音分析與聲音行為探討

蟋蟀可以藉聲音來區別同種、宣示地盤及吸引異性以完成交配行為等,聲音與行為的關係密不可分。我們以數近,但脈衝數及唧聲長度不同,推測雌蟋蟀應是以此時間特性(如脈衝數、唧聲長度)辨別同種。另一方面,以黑蟋蟀作為研究對象,觀察並繪製出其聲音行為模式,研究結位錄音筆及電腦軟體分析並比較台灣北部4種常見蟋蟀的聲音,結果發現此4種蟋蟀的聲音頻率接果顯示雄蟋蟀以呼喚聲吸引雌蟋蟀,再轉發求偶聲並進行交配行為。而此行為模式可用來作為之後干擾實驗的對照,以便以各種干擾物干擾,研究蟋蟀的生殖行為受到何種感官影響。結果發現蟋蟀的生殖行為主要受到雄蟋蟀的聲音支配,而雄蟋蟀則以嗅覺辨別雌蟋蟀位置,決定下一步行動,與視覺較無關係。

金黃奈米銀性質探討及在纖維製作的應用

聚丙烯酸(PAA)是尿布中吸水成份,我們發現其—COOH能螯合水中Ag+,並在不添加其他還原劑的狀況下,成功地以照光或加熱方式製備出PAA-奈米銀粉末,而加熱方式僅需花費數十分鐘便能製得粒徑小且均一的奈米銀,大幅度縮短製程時間,深具環保與實用價值。製得PAA-奈米銀屬於固相粉末,我們發現0.1MNaOH(aq)及有機胺能有效將其溶解,而且有機胺溶解效果比NaOH(aq)更好。奈米銀溶液穩定性探討發現添加強電解質會造成奈米銀表面的電荷被減少,造成奈米銀粒子聚集,但添加非電解質醣類卻因其結構中具有-OH官能基及醛基能有效保護奈米銀,增加奈米銀溶液的穩定性。應用PAA-奈米銀溶液於抗菌纖維的製作,發現以添加方式將0.1MNaOH(aq)/PAA-奈米銀溶液加入於反應原料中製作耐綸纖維的方式最為合適。