全國中小學科展

第一名

「霧」會大了

本研究以實測的資料分析與在實驗室中製造人造霧的條件為兩大研究方向。經過一年半的實測以及實驗分析,得到以下的結論: 一、家鄉一年中晚上出現霧的次數以冬末初春較多。 二、當有霧時,多數氣溫約在15-25℃間;相對溼度多在80%以上;而風速幾乎在3m/s以下。 三、晚上有霧形成前的白天氣溫會較無霧時約低3℃、相對溼度多5%以上、風速約低0.5m/s。 四、若晚上十點有霧、氣溫介於14℃-27℃、相對溼度80%以上、風速低於2 m/s時,則隔日 出現晨霧的機率可達52%。 五、實驗室製造效果較佳的人造霧條件:250毫升的量筒內,倒入150毫升45℃的水,將線香點燃60秒當凝結核,後以冰凍舒跑冷卻90秒即可。

麥當勞的難題 ─ 轉、折、拚、湊

當爸爸媽媽帶我們逛街,經過麥當勞店,看到大大的 M 字,一臉親切的「麥當勞叔叔」更是覺得友善,進到櫃檯只要買五十元的東西,就可以得到一張轉折拚湊卡,拚出什麼圖,就會得到什麼獎。 我和姊姊上轉下摺,左摺右拚雖然只折出一個薯條圖案,卻產生了一肚子的疑問。 「一張遊戲卡可以折出幾個圖案?」「到底有幾種折法?」「方格數和底座有什麼關係?」「要如何才能很順利的拚出圖案?」 我們去請教老師之後,共同合作探討麥當勞的難題。

奶泡阻尼效應之研究

本研究探討容器中液體的振盪,受到容器形狀、杯壁壁側奶泡厚度、奶泡厚度、奶泡成分及其物理性質的影響。首先自製振盪器及自動打奶泡機,並以壓克力製作四種杯形。實驗得知,杯壁筆直時水的撞擊波最大,最易濺出,而曲線杯型可有效防止液體晃動;左右杯壁奶泡厚度實驗得知,奶泡與杯壁產生阻尼,消耗液面波動能量,證實左右杯壁的奶泡是影響阻尼效應的重要因素,且奶泡厚度與其成正相關;奶泡成分方面,添加鮮奶油或果糖製成的奶泡其添加比例與黏滯性呈正相關,可增強阻尼效應。綜合以上,建議有效防止濺出的作法是使用上寬下窄的曲線杯形,奶泡厚度1.5 cm,添加鮮奶油或少量果糖即有明顯的阻尼效應。

測量厚度的奇妙方法

你量過安全帽的厚度嗎?你知道碗底的厚度嗎?用尺量是不是準確呢?有一天,我們想到安全帽必然是很堅固了,那麼有多厚呢?拿起尺來量一量吧!這一量可就量出問題來了,弄得滿身大汗也沒結果。檢討一下才知道,尺的兩端並不是對在刻度的起點,安全帽裏面又是弧形,另外還要考慮拿尺的垂直及水平角度等問題,自然是會有很大的誤差。其他像碗底、鞋底等,也是很不容易測量。想到自己學了幾年的科學方法,連這小問題都不能解決,真是丟臉,非好好研究一番不可。

電腦在地球科學上的應用

自從人類進入了太空之後,天文研究乃成為太空科學的一大主題。如今已進入了資訊時代,一切複雜的天文運算,很容易可以因而解決,而氣象更是與我們的生活息息相關,數值化的氣象分析,更有助於氣象的預測。於是嘗試應用電腦為工具在地球科學上做有系統的研究。正如馬克吐溫所說:「人們時常關心氣象,卻很少去了解氣象。」盼藉此機會,能激起大家對現代地球科學的重視。

探討Naa10p突變對神經發育的影響

Naa10p(N-alpha-acetyltransferase 10 protein)突變患者多半有智力障礙的問題,先前也有研究顯示Naa10p會影響神經元的發育,但對於Naa10p如何影響神經發育的機制並不清楚。本研究先利用CRISPR/Cas9技術製作Naa10p的小鼠胚胎幹細胞突變株,再觀察突變株細胞分裂速率與神經分化型態的差異,並分析小鼠胚胎發育過程Naa10p以及相關互動因子與基因的表現。 本研究發現突變的Naa10p會使其與核糖體互動的比例降低,其中V111G突變株的Naa10p完全無法和HYPK結合,與核糖體大次單元互動的比例降低最明顯,我們推論HYPK能夠協助Naa10p和核糖體的互動,進而影響蛋白質的乙醯化程度,影響蛋白質的相關功能;另外,我們也發現在突變株中,與細胞週期、細胞分化相關基因:Oct4、Pax6皆出現表現異常的現象。

一步合成碳奈米複合材料與奈米碳管應用於超級電容電極修飾

本研究以高溫鍛燒的褐藻酸鈉鹽與亞硫酸銨混合粉末作為電極修飾材料,並與多層奈米碳管(CNT)混合後,附著於碳紙極電板上。修飾材料中推測含有碳奈米纖維與碳量子點,其表面具親水性的含氧官能基,可提高CNT在水相中的分散性;而碳奈米纖維則推測可增加材料的機械強度,提升電極可撓度。研究藉由調整鍛燒溫度和氮材合成比例,探討不同變因下製造的材料對電容效能的影響。得知最佳合成條件為:褐藻酸鈉鹽與亞硫酸銨1:1(重量比)、鍛燒溫度為160℃下製作出來的電極修飾材料,可以有實驗材料中最高的比電容值162F/g,大幅提升了奈米碳管的比電容值(對照組64F/g)。期待未來能實際運用於電能儲存裝置上,或搭配電池應用於可撓式電子產品。

看「銹」作「銹」玩「銹」

小明看見去年他家新做的鐵窗,有些地方已經開始脫落生誘了,他覺得很奇怪,為什麼這些紅棕色的斑點只出現於油漆脫落的地方,隔天到學校請教老師,很多同學都有相同的感覺,老師認為這一個問題就留給大家來研究,希望我們能揭開鐵生誘的祕密,因此我們就展開了一連串的研習活動。

冰是怎麼溶化的

開學的時候,上自然課第一單元──水的循環:「冰怎麼溶化了」。我們把一樣大的冰塊同時放在冰水、空氣、手上和熱水中,看看哪一個溶化得快?我們做完了實驗,可是大家的答案不一樣,覺得很奇怪,就請問陳老師,他指導我們再做做看,也指導我們冰塊溶化的一些問提。

「油切」---流道探討與應用

大、小尺度的流道,可影響流動的重要驅動力不甚相同,大流道靠重力,小流道則可利用毛細現象的驅動力,或利用微流道的動電效應來推動。利用適當的驅動力,可使油水產生油切現象,改變油相與水相溶液速率,則可改變切割體積大小,此可應用在藥錠的製造上、由適當分支流道,則能利用油切現象同步產生多種體積的切割,加速生產速度。而微流道則能利用電壓驅動,使帶電流體改變流速,生技上則能用以進行帶電粒子的分離與檢測。而微小流道的毛細現象可應用在醫事上的檢體檢測,製成微流道檢驗晶片,則可達到節省檢體、時間卻能同步處理多項檢驗的優點。