全國中小學科展

第二名

關毽密碼~毽子彈升軌跡與落點穩定度研究

本研究在探討毽子彈升軌跡與落點穩定度,我們設計了一座毽子的彈踢架,將彈升過程錄影來分析毽子的彈升高度與運行姿態和軌跡,再以毽子的落點座標來分析其穩定程度。我們成功找到最佳的撞擊力道與撞擊角度,並改變毽子的材質和構造,透過實驗歸納製作毽子的最佳條件。最有趣的是改變毽子的重心,意外發現運行軌跡與彈飛姿態多變,非常精彩。最後我們結合塑膠透明片來製作創意毽子,利用快速運行時,氣流推動翼片,成功製作一個彈升穩定且會螺旋旋轉的創意毽子。

探討組蛋白脫乙醯酶HDAC7對於癌細胞DNA損傷修復機制之影響

DNA損傷導致的基因體不穩定是癌症的共同特徵,而DNA損傷反應 (DDR) 負責維持基因體完整。DDR的活化可阻滯細胞週期並啟動DNA修復,其過程受許多因素調控,包括多種轉譯後修飾如乙醯化、小泛素化等。HDAC7是組蛋白脫乙醯酶,該家族成員有多個已被證實參與DDR且在多種癌細胞中常過量表現。最近研究發現HDAC7具小泛素蛋白E3連接酶活性,但相關研究甚少,因此欲探討HDAC7在DDR所扮演的角色。 本研究使用西方墨點法、免疫螢光染色、流式細胞儀分析、細胞活力檢測系統和細胞群落形成能力實驗,發現以RNAi技術將細胞的HDAC7基因沉默後會降低DNA損傷引起的ATR-Chk1及ATM-Chk2訊號強度,使不能有效率活化檢查點,並對DNA損傷藥物較敏感。由以上結果顯示,HDAC7有潛力做為抗癌藥物研發的新目標。

青青紫「金」-染料敏化太陽能電池之效能分析

近年來不斷探討能源議題,其中以太陽能源深具前景!在各式太陽能電池中,染料敏化太陽能電池具有成本低、透明、簡易等優點。本實驗採以改變染敏電池中的染料種類,並探討添加不同比例、酸鹼性之奈米金,發現紫色高麗菜汁不論在何種環境及混合比例下,皆有較為均等的效能表現,在花青素染料分子作為光敏化劑時的選擇上較為合適。實驗結果發現,酸性環境下的電池效能雖有提升,但是與奈米金的添加似乎沒有關係,而鹼性環境下,添加奈米金比例為8/2 (染料/奈米金)者皆有較佳的電池效能,其中又以染料茄子汁的電池組其轉換效率可達0.519%(測量面積0.01cm2);我們進一步檢測I-V曲線發現,奈米金的存在能有效縮短分子能隙,提升染敏電池的開路電壓及光電轉換效率。

螞蟻回家—等角環形最短路徑之探討

本研究是指限制路徑其轉彎角度、且每次轉彎後步數遞增的條件下,找到回原點的最短路徑。 研究方法是以「奇、偶數」、「座標」與「向量和」的概念,先找出規律、再驗證求解並進一步由平面路徑推廣至三維移動。研究成果整理如下: 在平面上找到P=90°、120°、60°回到原點的最短路徑各為8階(36步)、9階(45步)、12階(78步)。若進一步定義方向數(K=360÷P),還進一步找到回到原點需要的轉彎次數(N,階數)的通式: 若K=4,則回原點的階數N=2Km(m代表任意整數), 若K=3,則回原點的階數N=Km或Km-1。 若K=6,則回原點的階數N=Km。 至於三維移動路徑,則在P=90°與120°時找到最短路徑,其完成階數各為11階與17階。

你說…三線共不共點?

本研究主要在探討正n邊形包圍任意三角形時,會出現三線共點或多線共點的情形。研究中發現,其交點位置分別會受到內部任意三角形及外圍正n邊形的內角影響。另外,如果只移動內部任意三角形的其中一個頂點,可以發現其三線或多線共點之交點的軌跡為一個圓。而正n邊形包圍任意三角形的性質也可推廣至正n邊形包圍任意m邊形,且其三線或多線共點之線數與組數會隨著外圍正n邊形和內部任意m邊形邊數的增加而增加。

Src酪胺酸激酶對核纖層蛋白之調控

本研究以Src酪胺酸激脢與核纖層蛋白(nuclear lamins)中之lamin A亞型為主題,探討Src激酶是否調控核纖層蛋白之酪胺酸磷酸化(tyrosine phosphorylation)。本研究中,以細胞內(in vivo)與試管內(in vitro)實驗,得知Src激酶會直接磷酸化lamin A;以串聯質譜分析實驗,推知Src激酶乃磷酸化lamin A上之酪胺酸X位置;以單點基因突變實驗,發覺lamin A不受酪胺酸磷酸化調控時,細胞核型態將出現異常。未來若將此研究之結果應用於過往醫學研究中與核纖層蛋白異常有關之疾病,如早年衰老症、肌肉萎縮症等,或可有更多發現。

「晰」「析」「攘」「壤」!--土壤物理性質及簡單分類之研究

研究本校足球門積水原因,並到台灣各地蒐集土樣,透過土樣加水實驗、篩分析實驗、土樣崩落實驗及土樣排水實驗,獲得以下的結果: 一、土壤是包含固體顆粒、水與空氣的複雜物質,而且各蒐集地點的差異性大。 二、土壤滲透性受土壤顆粒大小影響,土壤顆粒平均粒徑愈大,滲透性愈好,排水性愈佳。 三、土壤因水滲透產生的沉陷量受土壤顆粒大小影響,土壤顆粒平均粒徑愈大,沉陷量愈小,支承能力愈佳。 四、土壤崩落的斜坡角度(摩擦係數)受土壤顆粒大小影響,土壤顆粒平均粒徑愈大,斜坡角度(摩擦係數)愈大。 五、建築物建於砂土層或石子土層上,比建於黏土層上安全並且比較經濟。 六、石子比砂子更適合做擋土牆後側的回填(填充)料。

搶救台灣國寶石-螺溪石的辨識及其特性之研究

螺溪石產於濁水溪流域,是台灣唯一適合製硯的國寶石。本文試著爬梳文獻典籍,透過製硯大師的專訪,到龍神橋、雙龍橋下進行田野調查,並對螺溪石與溪中的頁岩、砂岩、石英岩、礫岩等性質,予以比較研究,總結辨識螺溪石的七種方法。研究發現,螺溪石的岩性為頁岩,部分為輕度變質的泥質板岩。螺溪石的礦物組成與排列成片狀,片狀形態的結構以二氧化矽為主,片狀尾端的結晶形態則為磷酸鈣的結晶體,這是螺溪石所具有的獨特針鋩。由於針鋩的分布均勻、縝密,所以容易下墨與發墨。磨出的墨液易被宣紙吸附,色澤也比其他溪石更黑。實驗顯示,螺溪石的墨液在室溫約-6.8℃左右會結冰,符應文獻中對優質硯石「歷寒不冰」的讚美。

使用UCT演算法建構具學習能力的對弈機器人

本研究延續「使用機械手臂實現黑白棋之人機對弈」成果,改進四個部分:(一)研究使用UCT演算法讓機器人透過不斷對弈及學習,找到獲勝的方法;(二)使用 AI 伺服馬達改良機器手臂的穩定度及精確度;(三)使用白平衡及直方圖拓寬改善提高色光變動的容忍度;(四)將6*6棋盤改為正規8*8棋盤,實現自動取子機制。第二代機械手臂大幅改善手臂準確度,成功率從85%提升到100%。影像處理採直方圖拓寬有效改善環境色光變化造成的誤判。而人工智慧方面,使用遊戲樹第四層加UCT演算法所結合的AI,與遊戲樹第四層對弈,在調整UCB公式的C參數後,最快可在第9個棋局的學習,便可持續獲勝達到100%的勝率。整體經測試25賽局完整完成有18次,完成度達72%。

“豆”志昂揚~探討豆芽甜、脆因素及銀芽得來速方法

豆芽的生長週期短、營養價值高、不受天災影響,很適合成為現代人的桌上佳餚。市場的豆芽很便宜,但是餐廳的銀芽很昂貴,豆芽達人說:豆芽人人會種,但是有機的好豆芽卻是一門大學問,餐廳廚師說:銀芽只能慢慢摘,貴在費時的功夫上。豆芽和銀芽充滿秘密,所以我們決定做研究:一、市售豆芽的甜、脆度;二、探討豆芽生長的變化;三、影響豆芽甜、脆度的因素;四、研究製作“豆芽溫箱”;五、研究快速取得銀芽的方法和器材。研究得知:一、選豆是種出好豆芽的第一步;二、環境溫度、注水溫度和光照狀態會影響豆芽的甜度;三、環境溫度、注水溫度、加壓重量和浸泡時間會影響豆芽的脆度;四、自製的“超級讚豆營”可以得到香甜、爽脆、得來速的銀芽。