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第一名

「螺」中有因,「旋」中有序:探討洋紫荊果莢規律螺旋開裂之因

研究首度發現果莢兩種捲法,是因果皮的三種細胞薄壁細胞、厚壁細胞及纖維的排列及厚度不同導致,其中厚壁細胞收縮最大。成熟時 內果皮收縮較外果皮多, 常瞬間爆開,之後形成 內捲式 螺旋 測得種子最遠達 9 公尺,平均速度 6.5 m/s ,彈出力最大 0.55 N ;老化後,形成外翻型。 纖維斜向造成螺旋,越平行越規律 ,在螺旋中發現內捲外翻的單節螺旋長與纖維夾角和果莢旋轉圓周有不同 的數學 關係。果莢 傳導不佳,但可吸 放 水蒸氣及輻射熱,改變含水 量 ,促使 開裂 及捲度的改變。 分析 22 個果莢 的 型態,加上以高溫尼龍線材及 乳膠模擬 纖維與厚壁細胞,發現 果皮 收縮 程度 大 、 寬度越小及 纖維角度 越大會使捲度提升, 另分析五種果莢 也得證。各果莢已演化出特有開裂與捲曲幫助傳播。

探討水體表面張力對蚊蛹和四齡幼蟲存活率與羽化率之相關性

蚊蟲的幼蟲期與蛹期均生活於水中,需浮至水面藉由呼吸管呼吸,因此如何維持呼吸孔的順暢換氣成為幼蟲和蚊蛹的生存關鍵。本研究藉由添加界面活性劑至水體,改變水體表面張力,使蚊蛹和四齡幼蟲呼吸構造因無法正常發揮效果而達到減蚊或滅蚊目的。 本篇論文分成三個部分研究:在無氧氣供應下,發現蚊蛹存活的時間較四齡幼蟲短。接著,比較不同表面張力下,蚊蛹和四齡幼蟲的存活率與羽化率的大小。結果發現能夠讓蚊蛹和四齡幼蟲存活的水體,表面張力須大於34 (N/m)。最後,模擬蚊蛹和四齡幼蟲的呼吸管,設計口徑大小不同的模型,探討水體表面張力與進水程度相關性。由模擬結果得知,口徑越大以及表面張力數值越小時,模型越容易進水。

探討一種新穎腺苷調控藥物對於思覺失調症及焦慮症的治療潛力-以藥物及壓力引發之疾病小鼠為模式

思覺失調症與焦慮症皆是嚴重損害病人健康且造成社會極大負擔的精神疾病,急需研發有效治療藥物。本研究以藥物及壓力引發之小鼠異常行為為模式,探討新研發的新穎腺苷調控藥物(Novel Adenosine Modulator)對於這些疾病的治療潛力。實驗一以藥物MK-801引發成年雄性小鼠類思覺失調症症狀,給予新穎腺苷調控藥物可緩解曠野測驗中MK-801引發的過度活動量,且不會造成小鼠產生失樂症狀或體重改變。但對於MK-801引發的感覺動作門閾過濾反應缺損則無顯著療效。實驗二以不可預測長期輕微壓力(unpredictable chronic mild stress)引發成年雄性小鼠類焦慮症與類憂鬱之行為異常,新穎腺苷調控藥物可以改善小鼠的失樂症狀。這些結果顯示這個新藥具有潛力值得後續繼續研究。

運用Arduino控制Scratch—為身心障礙兒童打造手眼協調和專注力訓練的體感遊戲

本研究針對身心障礙兒童設計具有趣味性、能練習不同動作的體感遊戲進行訓練。並致力確保這方案的順暢和可行性,改正軟硬體缺失,簡化製作流程,讓有需求的人能輕鬆複製、修改,發展更多有創意的輔具,幫助身心障礙兒童。 體感遊戲以Arduino搭配感測器,發送鍵盤指令控制Scratch。其中「切水果遊戲」利用超音波偵測手勢模擬切水果,訓練手部粗大動作;「瘋狂俯衝遊戲」運用傾斜陀螺儀和轉動光柵控制飛機方向和速度,搭配ESP32藍芽無線控制,訓練手腕、手指精細動作。 進行「轉移積木測試」評估,手眼協調和專注力較前測進步7%~56%。對兒童,這不是枯燥輔具練習,而是遊戲挑戰,受測者更有信心且樂於訓練,全程充滿歡笑。

錐心覓跡-圓錐曲線及其內接四邊形的作圖與幾何性質之探討

在平面上,我們都知道相異五點可決定一圓錐曲線。若給定任意四邊形,是由四邊形的四個頂點及異於此四頂點的第五點來決定圓錐曲線,則稱此四邊形為圓錐曲線内接四邊形。 本研究將四邊形分成平行四邊形、梯形及兩雙對邊皆不平行的四邊形等三種來討論,並同時考慮其為圓内接與非圓内接之兩種情形的四邊形,探討圓錐曲線内接四邊形的作圖及其幾何性質。研究中藉由六個輔助定理(包含圓錐曲線的直徑與定值性質及推廣圓内兩交弦定理)論證出二種拋物線及其内接四邊形的作圖及其判定條件,再進一步推導出圓錐曲線内接四邊形的作圖及其判定條件。也發現圓錐曲線內接四邊形的兩對角線斜率性質,並證明有趣的錐線中心軌跡圖形。

親疏有別—水滴在親疏交錯界面之運動現象探討

當水滴碰撞親疏交錯界面,直線、弧線及螺線親疏線條決定了水滴鋪展收縮的對稱形態與受力,研究發現水滴有分割、彈跳、移動、旋轉等多樣化運動現象,接著以此基礎提出「水滴移動猜想」並且驗證成功水滴置於 繪有親水弧線道的疏水振動平板上,會因為持續的不對稱鋪展收縮產生了振動-移動現象,且和水滴大小、振幅頻率、親疏線型、平板材質、張力黏度、角度…有關。本研究亦嘗試控制水滴使其產生繞圓周、直角過彎、 爬坡下坡等現象,更測試出「懸吊」水滴的振動-移動。最後,針對其形態、受力加以分析,提出模型予以解釋。

兩交圓內接三角形最大面積之探討

本文旨在探討兩圓重疊區域內之內接三角形的最大面積,我們從等半徑之兩圓到相異半徑之兩圓,從特殊化(兩圓互過另一圓之圓心)到一般化(不限定是否通過圓心)分別進行分析。隨著兩圓半徑、連心線長等變數的不同,我們觀察到內接最大面積三角形的形狀變化,及其面積的計算方式,最後我們推導出一般化的結果。

藻紙如此,何必砍樹~探討利用三種絲狀藻造紙效果之比較

本研究採集三種絲狀藻,包含鞘藻(Oedogonium sp.)、剛毛藻(Cladophora sp.)、和黑孢藻(Pithophora sp.),利用這三種絲狀藻來製作藻紙,採用的製作程序是『採集原料→曬乾(或不曬乾)→漂白(或不漂白)→加熱(或不加熱)→打碎(不同時間)→抄紙→取出壓乾』的各種變化,製作了超過119張的藻紙,並和市售的影印紙比較外觀、重量、厚度、透光度、吸水性、吸油性、抗張力性、耐折性等性質,認為藻紙的品質不會比一般的手工紙不好,如果可以針對製作原料和製作程序多作試驗探討,一定可以做出品質非常好的手工紙張。利用絲狀藻為原料來製作紙張,除了減少樹木的砍伐,而且因為製作的過程不需要為了溶解木質素而使用鹼液,可以降低對環境的影響,是值得推廣的一種造紙原料。

銀燭星光冷畫屏-塔比星的光變曲線研究

塔比星是一顆位於天鵝座的恆星,他的光變曲線同時擁有不對稱性以及大光度變化,常常是天體物理學家的研究對象。在這份報告中,我探討塔比星的基本屬性,我也使用樂高作為為硬體結構的主要構成部件,以Scratch3.0做為控制用的程式語言,在此基礎下,開始設計與建立恆星系模型。我會用此模型模擬各種光變曲線的可能性,包括校正整體的光變曲線、模擬兩顆行星同時掠過塔比星的光變曲線實驗以及聯行星掠過塔比星的光變曲線實驗。我也會將這些內容,與克卜勒(Kepler)太空望遠鏡所觀測到的數據做比較,在其中也有使用『宇宙沙盒』做出一個塔比星系的模擬。

無毒有「單」~探討單寧酸作為生物農藥的可行性

本篇探討「單寧酸」做為生物農藥的可行性,結果發現偽菜蚜體表蠟粉被破壞,單寧酸接觸後具一定程度立即致死能力,生物農藥測試組(乳化劑+油+3%單寧酸溶液)立即致死率69.5% (10min)。生物農藥測試組和噴水組之農作物質量表現,無達到顯著差異( p>0.05),顯示生物農藥試劑對作物生長影響不大;以分光光度計分析,作物與環境土壤均無殘留,且作物易洗淨。生物農藥試劑對於不同科害蟲,以葉蟎致死率最高,為86.3%,而對蚜蟲及介殼蟲則分別為71.3%與61.6%。野外測試發現生物農藥試劑之驅蟲率,D1已達96.1%,而D2則達98%,D3達100%。吸食試驗顯示,生物農藥測試劑組對蚜蟲致死率約90%,顯示本生物農藥試劑不僅具立即接觸毒殺,也兼具長效吸食毒殺的效果。