全國中小學科展

第52屆--民國101年

蟑螂心世界-利用心電圖與影像分析法探討蟑螂心臟因應體位變化進行的調節作用

本研究以心電圖(Electrocardiogram,ECG)與心臟影像分析(Imageanalysis)法,探討美洲蟑螂體位改變前、後對其心臟生理活動的影響。當頭朝上立起時,血淋巴受重力影響而不易搏出,此時心跳率增加,進而增加心輸出量;減少心臟收縮時間,同時心搏量不變,增加血淋巴單次搏出流度。頭朝下立起時,淋巴受重力影響而更易流向頭部,此時心搏量減少,進而減少心輸出量;增加心臟收縮時間,同時心搏量下降,減少血淋巴單次搏出流度,以維持血淋巴循環的恆定。我們亦發現相對於心電圖記錄,影像分析法可收集較多數據,亦不傷害蟲體。比較文獻可知姿勢改變後,人體(閉鎖式循環系統)主要透過動脈收縮以調節血壓,蟑螂(開放式循環系統)主要改變心博活動以維持血淋巴循環的恆定。

千里之外探討外傘頂洲與高美濕地的變遷

季風造成的沿岸流帶動漂沙的移動和興建海港或海堤而導致的突堤效應皆對海岸地形造成重大的改變,而長期經由遠距離拍攝的衛星影像,我們可以觀測同一地點長時間的變化,本研究即是利用遙感探測技術探討自1996年至2005年間外傘頂洲與高美濕地的海岸變遷。研究結果顯示,外傘頂洲淤沙面積自1996年至1999年間減少,而高美溼地則增加;至於1999年至2003年間,兩地皆無明顯變化;而2003年至2005年間高美濕地的面積有些微地減少。另外,在1999年的九二一地震後,我們發現外傘頂洲西側中段的面積有增加的現象且外傘頂洲移動速率也大幅增快。由此可知陸地上的變化對海岸泥沙的堆積情形會造成重大的影響。

「環」原真相-探究雙環潛艇漂移的各種現象

本研究從五年級下學期自然與生活科技領域中「力」的單元出發,想找出影響「雙環潛艇」漂移的因素,並探究讓「雙環潛艇」能在水中漂移的原因,最後研發出能延長在水中漂移距離及時間的創意型潛艇。首先我們發現潛艇重量、管長及雙環直徑、寬度、環位、與管身角度都會影響雙環潛艇漂移距離及時間,也發現潛艇雙環與管身的角度及墊片位置會影響潛艇螺旋降落圈數。我們還設計保麗龍球創意實驗確認潛艇在水中漂移前進時,潛艇各部位水流速不同,使我們更深入了解潛艇漂移現象背後的原因。最後改變潛艇傳統結構使漂移距離及時間更長更久。我們利用一整年的假日、週三下午完成「雙環潛艇」研究,發現物理世界是這麼的奧妙、有趣,付出再多的辛苦也值得。

蒴果僅存-台灣欒樹蒴果在地面移動情形的研究

用自製風洞測試台灣欒樹蒴果,以白努利原理找出構造如何影響移動情形。發現:單邊易受氣流影響,移動距離遠;上反角的角度愈大,距離愈遠。而果皮寬與長的比是展弦比,越大的移動距離越長。表皮越平滑移動距離越長。而且種子的位置會影響重心,愈後方重心偏後移動距離愈長,而偏前,會出現飄動。當氣流通過蒴果表面,上反角大小會影響翼間渦流數量和擺動次數,造成翼面穩定度不同。

平步蜻雲

本研究以改善竹蜻蜓翼面為目的,藉由不同翼面變因,我們發現竹蜻蜓翼面長度與桿軸長成1:1比例較佳,轉軸寬與葉面長呈1:10較佳。而且竹蜻蜓翼面寬度要寬、傾斜角度要小、翼型要頭尾皆窄。我們發現改良後之竹蜻蜓比起原本的對照組,能飛地更高、更久、更穩定。對於白努力原理的意義,我們了解得更深入了。

六角旋「蜂」. 你來「瘋」

看起來相當不起眼的六角拼圖,不知為何會在教室引起騷動,原只是想挑戰拼組的那份成就感,沒想到定心去探索竟別有洞天。六角拼圖在經過數字化後,其秘密就明朗多了,原本單純的拼圖,經過數字對應轉化後,又可生成更多組數列拼圖。為了縮短拼組時間及判斷時的手感,我們想出了創意的快速拼組輔助道具~長條數列棒來替代六角模式,搭配尋得的一些規律,能有效縮短試誤次數,在很短的時間即可判斷出有解、有幾組解或無解,同時從很多線索的歸納整理中,我們也發現了單組解與多組解拼圖轉換之關鍵。爾後又突發奇想的思考規則改變之可行性與實用性,深入探討同時符合兩種規則之有效拼圖組的設計規律,最後衍生出”雙拼六角板”以及”六角棋”的益智遊戲,做為可推廣的數學益智教具,深具趣味性與挑戰性,真是令人雀躍。

花仙子的美麗與哀愁

我們以不同濃度雙氧水來模擬逆境時的活性氧狀態,結果發現,20mM雙氧水會促進阿拉伯芥開花,50mM雙氧水會促進開花,但花會停止生長,高於100mM雙氧水會讓植物本身停止生長。維生素C則會抑制植物活性氧,20、35、50mM維生素C會抑制阿拉伯芥開花。同樣的處理,在矮牽牛上也有效果。利用早開花突變植物做維生素C噴灑試驗,發現阿拉伯芥開花抑制基因svp可能是活性氧下控制開花的重要因素。從晚開花突變株噴灑雙氧水的實驗結果中,也發現開花基因ft可能也參與在活性氧控制開花的過程中。總而言之,我們的實驗結果證明,低濃度的雙氧水可以當作低濃度活性氧訊號,促使植物提前開花。維生素C會抑制植物的活性氧濃度,進而抑制植物開花。

棒球壘距校正儀

從國小三年級開始練習棒球以來,時常在練球時,對一壘、二壘、三壘要擺在球場的那個位置才正確,總是打個問號。在做投捕練習時,最常聽見的對話就是〝教練,投手要站在哪裡〞。這時候就看到教練算著步伐告訴投手,投手板的位置大約是在那裡,這時大家就能快樂的練投。因此如果能夠有一套裝置,能夠方便的量測投手板與球場壘包間的角度與距離,則對於喜歡打棒球的我們,就不會在比賽與練習的時候對投手板和壘包距離是否正確產生懷疑。也不會因為不正確的訓練距離或比賽場地,造成運動傷害及影響比賽成績。

基於智慧型手機之電源監控系統

因為Google公司的遠見,以Linux為基礎重新打造一個全新免費的嵌入式作業系統Android。於是各大手機廠商得以開發各式各樣的智慧型手機,玩家只要懂的Java語言就可以編寫App軟體,此外,一般的App軟體不外乎是商業軟體與遊戲軟體,但是對我們來說,達成用智慧型手機來控制硬體,是更具有吸引力的主題,如此一來可以讓自動化生活更容易實現,本專題以手機內建的藍芽裝置來實現電能監控功能。

酸鹼「照」的著-天然酸鹼試劑反應顏色數位光學分析法之研究

本研究在探討天然酸鹼指示劑的顏色變化,一般在教學上使用目視的顏色變化,但由於目視顏色變化顏色說明非常的困難,本研究改以數位化編碼RGB(紅綠藍)描述顏色簡單且實用。利用數位相機拍照實驗樣本,利用影像處理取得數位化編碼RGB變化值,再對於數位化編碼RGB變化值轉化為圖表,並建立標準酸鹼水溶液的RGB值,做成酸鹼水溶液RGB值試算表,再利用我們建立的標準試算表,算出未知水溶液酸鹼度,研究結果發現使用照相數位光學分析法計算酸鹼溶液的PH值結果,比BTB指示劑效果佳,另使用照相數位光學分析法,利用切割色塊、RGB數位碼、圖表、試算表說明酸鹼水溶液的變化,使水溶液酸鹼檢驗更有趣及具體化,操作也簡便,可做為酸鹼檢驗的方法。