全國中小學科展

2014年

孟氏定理與西瓦定理在多邊形與多面體中的推廣

本文主要在探討幾何中的兩個重要結果—三角形中的『孟氏定理』與『西瓦定理』推廣到平面上任意的『凸 邊形』與『凹 邊形』的相對應結果,甚至於我可以將『凸凹 邊形』換成『 條直線』,我發現亦可以得到類似的結果。在完成平面上的圖形推廣之後,我也試著思考其在立體空間中是否也有類似的推論,很幸運地也發現有類似平面多邊形的結果,目前已完成空間中任意『 個頂點多面體』的『孟氏共面定理』;此外,我也證明了空間中任意四面體的『西瓦共點定理』,同時以實例驗證空間中的『西瓦共點定理』在四角錐中的形式,進而找到『 個頂點多面體』的『西瓦共點定理』之形式,並已驗證其正確性。

聚乳酸/天然纖維複合材料之研究-探討加入玉米葉纖維對機械性質之影響

本研究以玉米葉纖維做為聚乳酸纖維的補強材料,並以加入的玉米葉纖維長度為操縱變因,探討其對聚乳酸/玉米葉纖維複合材料機械性質的影響。實驗設計以純聚乳酸為對照組,以加入1mm, 2mm, 5mm, 13mm玉米葉纖維的聚乳酸複合材料為實驗組。本研究以拉伸強度和耐衝擊值來判斷機械性質的強度。 實驗數據顯示,實驗組的拉伸強度與對照組差距不大,但在耐衝擊值卻比對照組高出許多。除此之外,拉伸強度和耐衝擊值都顯示加入2mm玉米葉纖維在實驗組擁有最佳的數值。另外,加入越長的玉米葉纖維反而不會擁有較佳的機械性質。未來期待聚乳酸複合材料能夠應用在更廣的層面。

反轉式風力發電之磁浮轉子研究之探討

本研究的風力發電裝置除了在轉子裝上旋翼外,再將定子裝上另外反轉旋翼,並分析單雙組旋翼在不同電阻、風速等變因下所受的影響,以及磁浮軸承的擺動軌跡。以QBLADE軟體設計旋翼,並以飛機木製作。利用送風機產生風能,以自耦變壓器控制風速、可變電阻改變電阻並進行單雙組旋翼測量;用不同水平力施於磁浮軸承,觀察其擺動。最後將測得數據製成Excel圖表,分析趨勢。

手機感測器之動作辨識與低頭族應用

低頭族發生『假性近視』、『脊椎側彎』甚至『黃斑部病變』等健康問題有越來越多的趨勢,邊走邊玩發生的意外也越來越多,因此,我們針對低頭族的健康與安全開發本作品。一、 健康方面: 撰寫「背景執行程式」,此程式完全不影響使用者玩遊戲、上網…等等,使用30分鐘後,透過「加速度感測器」檢測使用者必須做的手臂運動,完成後才可繼續使用手機,藉此『休息一下眼睛與僵化的手臂』。透過「環境光感測器」調整螢幕亮度,不讓螢幕光太強而造成眼睛更容易損傷。二、 安全方面: 「加速度感測器」與「陀螺儀」辨識出使用者邊走邊使用手機,就跳出提醒視窗暫時中斷使用者使用手機,使用者或許就會停下腳步或是抬起頭來恢復對環境的觀察能力以避免意外發生,按下「確定鈕」後,就可繼續使用。

三氮二氧五牙配位基二價鈷擬態化合物與一氧化氮之反應性探討

本研究將三氮二氧五牙配位基H2BDPP去質子化後形成BDPP2-,與二氯化鈷(CoCl2)反應後,製成二價鈷錯合物Co(BDPP) (1)。將1與FcBF4反應,製成三價鈷錯合物[Co(BDPP)(H2O)]BF4 (2),1和2的分子結構可由單晶繞射解析法、可見光-紫外光光譜儀鑑定,並利用循環伏安法量測1的還原半電位。1與一氧化氮反應會有顯著顏色變化,根據UV/vis光譜排除氧化的可能性,表示新生成一錯合物[Co(BDPP)(X)] (3)。利用傅立葉紅外線光譜儀確認此反應有新的振動頻率1615 cm-1產生,意味著在3上觀察到N=O的振動吸收峰(X = NO),推測錯合物3中一氧化氮和鈷中心金屬產生了鍵結。藉由此錯合物可鍵結或釋放一氧化氮之特性,未來可能運用在治療高血壓藥物的開發研究。

公雄交錯-探討雄果蠅之同性求偶行為

近年來,國內外皆有科學團隊投入果蠅同性求偶行為的研究,進而發現影響求偶行為的相關基因,以及此類基因的作用機制。本研究主要探討:除了基因變異外,是否有其他因素對同性求偶造成影響。透過實驗我們發現,性成熟雄果蠅偏好對未性成熟的果蠅進行同性求偶;而曾與雌性交尾過的雄果蠅,較容易發生「試圖交尾」的行為。若加入酒精作為變因,則會催化雄果蠅進行同性求偶的頻率,其中以濃度30%的影響最為顯著。此外,在同性求偶行為中,聽覺亦扮演了重要的角色,聲波會對果蠅的同性求偶造成影響,其中低頻率聲波會使果蠅同性求偶的次數明顯降低。本研究顯示性成熟與否、求偶經驗、酒精濃度與聽覺,是除了基因變異外,探討雄果蠅同性求偶時所需考量的變因。

Relationship between sexual deprived Drosophila, NPF, and the following behaviors

研究指出,公果蠅在求偶的過程中若被母果蠅拒絕,腦中的神經傳導蛋白NPF(neuropeptide F)會隨之下降,並提升其對酒精食物的攝取量。 我們的研究結果顯示求偶被拒的公果蠅是在「攝食酒精」後才對酒精成癮,而非在求偶被拒之後馬上去攝食酒精。而且,「求偶被拒」的公果蠅除了飲酒行為,也會提升其再求偶慾望。另外,我們利用Gal4-UAS系統調控了公果蠅腦中NPF神經的活性,發現公果蠅的NPF神經活性被抑制時,會出現與求偶被拒的公果蠅類似的行為。 最後,我們使用了NPF的螢光蛋白的抗體來標定NPF神經活性被激發以及抑制時腦中NPF的含量變化。透過這個結果,我們可以確定腦中NPF量的變化可以控制公果蠅對酒精的趨性、求偶慾望以及對酒精的攝食量。

以HHT探討311日本海嘯對台灣各港的影響

本研究以希爾伯特-黃轉換 (Hilbert Huang Transform, HHT),來分析311日本海嘯對台灣各港的水位變動影響。利用HHT將各港驗潮站資料分解成數個本質模態函數 (Intrinsic Mode Functions, IMF),從中找出天文潮和海嘯影響的IMF。將主要的天文潮及趨勢線濾除後,可清楚看出海嘯影響水位的成份,進而分析各港口海嘯波抵達時間、振幅大小和主要頻率等。由 IMF 中可發現海嘯波來臨前海水水位退潮及急升狀況。此外,東部各港呈現出較為明顯的地震前導波(P波)所引起的高頻震盪波,與地震發生時間、P波傳遞速度、海水傳遞延遲及各港水位抬升時間都大致吻合,但較海嘯波到達時間大幅提前。上述研究結果,對瞭解海嘯波特性,將有所助益。

揮發性化合物抑制水稻去白化的分子機制

植物受逆境時常釋出VOCs (Volatile organic compounds)。本研究首度發現一種VOC-月桂烯(myrcene)可抑制水稻芽鞘之去白化現象(de-etiolation)。我們分別在螢光顯微鏡與穿透式電子顯微鏡(TEM)觀察水稻芽鞘,發現葉綠素分布與葉綠體分化均被月桂烯所抑制。研究發現水稻在月桂烯處理下去白化現象受抑制,是因葉綠素合成相關基因ACSF被抑制所致。同時有一些參與光合作用光反應、 碳反應基因表現也有受影響。月桂烯影響光合作用相關基因,有三種不同類型:一、黑暗下基因產物幾乎不表現,照光後才累積,累積量受月桂烯抑制,如RCA、 ISP、G3PD;二、在暗處下基因產物之累積就被月桂烯大量抑制,如ACSF,ATPS;三、黑暗下基因產物之累積受月桂烯抑制,同時月桂烯抑制照光後光誘發基因累積速率,如FNR。由基因產物累積量推測轉錄因子MYB-TF1參與月桂烯抑制去白化現象,且推測RCA、ISP、G3PD為其下游基因。我們進一步分析轉譯後修飾,在磷酸蛋白分析中,我們發現月桂烯會抑制35 kD 的phosphoprotein (pp35) 之去磷酸化,這暗示pp35可能參與月桂烯抑制水稻去白化現象。VOCs含天然毒素,可抑制附近植物生長,可為天然農藥。

以黃色小鴨風潮探討高中生對療癒系物品特質與偏好之研究

本研究主要目的是以黃色小鴨的參觀風潮與商品特質,探討高中生對療癒系物品的偏好為何。黃色小鴨在全球形成一股風潮,許多人認為參觀黃色小鴨有紓壓的功能,也有人認為買小鴨玩偶陪伴自己,有療癒心情的效果,因此,本研究的主軸分別從「黃色小鴨的參觀活動」與「療癒系商品(HSP)特質」兩個大面向進行探討分析,釐清高中生對黃色小鴨療癒系物品(RDRP)的偏好為何。本研究對象為臺灣南部地區的高中生共254位,以「療癒商品與相關活動感受問卷」進行施測,分析結果顯示:(1) 對於療癒商品,女生喜好與購買意願均大於男生,其中又以「仿生造形型」類型最受歡迎;(2) HSP以「規律動作型」、「擬生命行為型」,而RDRP以「仿生造形型」、「手觸摸型」較能藉由放鬆及平衡情緒,達到療癒效果;(3) HSP與RDRP均以「聲控及感音型」較能藉由轉移情緖及產生驚喜,達到療癒效果。