全國中小學科展

第51屆--民國100年

「酵」談「氧」生之道

自然課時各組都是利用胡蘿蔔加雙氧水來製造氧氣,但每組產生的氧氣量卻有差別,引發我們的研究動機。本實驗先探討胡蘿蔔中的酵素分布與催化雙氧水分解速率的關係,再進一步討論溫度、酸鹼性及鹽類離子對胡蘿蔔酵素的影響,最後討論保存環境因子及時間對胡蘿蔔酵素的影響。結果發現:胡蘿蔔生長激素較多的部位,催化雙氧水的速率越快;胡蘿蔔酵素在45 ℃能發揮最大的催化功效,65 ℃後活性會被破壞殆盡;鹼對胡蘿蔔酵素的影響較小;酸的種類不影響催化作用,但胡蘿蔔酵素的催化作用隨pH值越小,催化速率越慢,在pH 3時無法產生催化作用;鎂離子和鈉離子會使胡蘿蔔酵素的催化作用比較好;放置在空氣中45~60分鐘,酵素會被活化;保存在0 ℃以下的環境中不會破壞胡蘿蔔的酵素,解凍後反而會提高催化的速度。

牡蠣在環境中對重金屬之吸附及減碳效應探討

本研究利用建功嶼水域與中蘭海域牡蠣養殖區大潮退潮時取地面潮溝水,檢測水中的鋅、銅、六價鉻、鐵之金屬含量,結果發現建功嶼及中蘭海域水中平均鋅的含量為0.11 mg/l,比海洋放流水標準的4 mg/l 低。銅的含量為3.42 mg/l,比海洋放流水標準的2 mg/l 高1.7倍。六價鉻為0.02比海洋放流水標準的總鉻5mg/l 低。鐵的含量則為0.29 mg/l。另由生物學測量發現上述海域每個牡蠣殼平均的日增重為0.045g, 590公克的殼,可封存35.2公克二氧化碳。

點線之間—一個從點掃略到線掃略的問題探討

有一三角形ABC,一點M在三角形邊AC上,一圓以BM為直徑,交AB、AC分別於P、Q,找出圓經P、Q作切線之交點R,當M在AC上做變動時動點R之軌跡為何?首先從特殊三角形的軌跡問題開始著手。再將原問題延伸,使原本的軌跡再對另一動點進行掃略,如使三角形頂點B於一平行邊AC的直線上、任意給定的直線上、過A及C之圓上(不含以AC為直徑的圓)等三種情形移動並利用幾何軟體「顯示軌跡」功能觀察其掃略圖形邊界,並試假設其為何種特殊圖形,並嘗試證明猜測的結論。最後嘗試研究此種特殊圖形的特殊性質並推廣之。

龜山島海域怪方蟹幼生存活因子之探討

本研究主要探討平原菟絲子產生適應性早熟的原因,發現當平原菟絲子處在不穩定或養份不足的環境中,吸器的生成個數會明顯減少,並加速開花結果的速率。不同於其他植物的早熟,平原菟絲子結空穗機率明顯較低,顯示其對於不穩定環境的耐受度提高,並提升子代存活機率。平原菟絲子適應性早熟現象發生時,常伴隨著產生自我寄生。相對於一般寄生,自我寄生吸器生成時間較一般寄生長,吸器大小並無顯著差異,然而吸器數量較少,且較為深入宿主。起初推論自我寄生為演化中的缺陷,這樣造成其無節制的寄生,對生存有害。但是經過長期的觀察之後,發現其生長狀況並無受到影響,而是週遭環境不穩定,所促使暫時分解自體本身的養分,以度過考驗。

紅色獵殺—紅娘華的異速生長與覓食方式及棲息偏好的關係

紅娘華是不完全變態的水棲昆蟲,野外觀察,比較大蟲(四齡至成蟲)與小蟲(一齡至三齡)棲息及攝食的位置,發現大蟲會在較深及距岸較遠處覓食,交配會在更深、更遠處。經由測量不同齡期呼吸管、捕捉足及口器的長度並計算異速生長方程式,發現呼吸管是正異速生長;捕捉足及口器均為負異速生長。這個改變和覓食策略與棲息偏好有關。覓食策略中,食物對蝌蚪比較喜好;對振動及氣味(<25cm)皆有感應。棲地選擇,白天為負趨光性,晚上為正趨光性,且停棲在顏色較暗處。隨齡期增加,會偏好水較深處;二齡有群聚性,成蟲無。顯示不同齡期器官異速生長的改變對活動範圍及覓食策略有影響,覓食方式從主動追擊轉為等待,棲息位置由淺水轉為深水。

新型汽車無鑰匙系統

「科技」總是來自於人性,為了更便利及更安全,我們使用手機取代汽車防盜器及汽車鑰匙。其使用具藍牙功能並支援Java me或Android 2.x以上系統之手機,利用自行撰寫之程式控制手機藍牙與藍芽模組連線,而間接與單晶片通訊。單晶片接收手機傳送之訊號以控制Lock(防盜啟動)、Unlock(防盜解除)、Trunk(行李箱開啟)及Smart Start(智慧型啟動,其包含電源切換、引擎啟動及熄火控制)。經實車測試,本研究可達到上述之功能。

「威」力?「浮」力?「球」球,你告訴我!

本研究主要探討為何『威浮球』能輕鬆投出變化球。我們實際買了兩顆來試投,發現怎麼投都沒有網路影片上面誇大的變化。因此自製彈力發射器、輪轉發球機與乒乓威浮球來進行實驗與測試,瞭解對流孔擺放方向與球行進路線有何關聯?結果發現對流孔的大小、數量、位置、對流孔發射位置與球的表面光滑程度,都會影響球的行進方向。並發現手投威浮球會偏轉主要是兩個原因:第一是球旋轉時上下左右風速不同,導致壓力不同而造成威浮球上浮、下墜、右旋與左旋。第二是風通過對流孔時產生擾動,使沒有對流孔的內面受到風力而產生偏轉。並製作風洞觀察風在威浮球內的影響。結果發現風會使原本平整的小保麗龍球產生傾斜,證明風有對威浮產生力的作用,而使其偏轉。

移動水杯,水不會溢出來

本研究主要是要找出端拿容器時,如何使其中的液體不易溢出的方法。在實驗中發現,液體會容易溢出來是因為表面震盪,產生和容器的共振波動,使液體溢出,並探討放置不同的物品於容器中,或利用不同的端提方式,來改善液體溢出的現象,發現在液體中放置浮物可以稍微改善水溢出的情況,而利用繩子提盤來端水,則水一點也不會溢出,甚至應用到提水桶也不易溢出。

豈知潮無信—探討臺灣西南海域颱風暴潮關係

本研究選取兩種最易導致暴潮之颱風路徑(南北向及穿越型),共四個颱風時期的潮位及氣象資料進行分析,結果顯示暴潮有空間上的傳遞性及對氣壓反應的延遲性,以數學工具及物理原理建立網格模式探討流體的運動,再和觀測潮位比較。結論如下:一、暴潮具有空間傳遞性,與颱風路徑、風場結構、地形有關。二、暴潮亦具時間延遲性,且穿越型颱風易造成台灣西部沿岸潮流堆高。三、建立的模式能簡化流體運動並探討因氣壓差導致的海面高度變化。四、建立的模式可印證實際觀測到的潮位,穿越型颱風在水位未達平衡前颱風已移動,故各測站呈現明顯的延遲;南北向颱風水位平衡時颱風才移動故影響潮位的主要因素為氣壓,且切過邊緣的長水溝模式較符合觀測結果。

魚市的盡頭—東港拖網混獲魚種之探討

下雜魚為非標的對象之漁獲魚種,或雖為標的魚種,但因體型小較無經濟價值,而以低價售予石斑、甲魚、蝦類等養殖業者當作生餌使用之水產生物。由本研究在東港魚市旁所採集到的下雜魚樣本,共鑑得有66科81屬89種魚類,其中包含許多幼魚、小體型的食用魚、深海魚及被台灣魚類資料庫除名的日本新鱗鮋Neocentropogon aeglefinus。此外,對照台灣近海漁業產量由民國70年初期的35萬公噸遞減為近期之15萬公噸,顯示台灣沿近海漁場可能已有過漁的現象。為了台灣漁業之永續經營,我們應積極對沿近海水域作適當之保育,由過去獵捕型之漁業轉型為資源保育型之漁業。