全國中小學科展

臺灣

芬達棒棒棒-童玩中有趣現象之物理變因探討

芬達棒是一款旋轉時能產生像泡泡一般視覺效果的玩具,並且在來回轉動時會出現結點。我們利用步進馬達連接芬達棒,運用MEXE 02程式設定參數來探討結點位置與不同轉動狀態的關係。最後針對結點位置結果來分析推論造成其可能發生原因。

盆栽也要接地氣?家用交流電下相關因子對植物電位之影響暨人體藉由觸摸植物來接地之探討

報導指出植物生長與病害發生受大氣電場調控、花卉釋放電場信號與蜜蜂溝通、利用高壓靜電場改變電位可延長水果保鮮期限、將花束接地(grounding)可延緩枯萎,顯示植物生理現象與電場有關,並可能受到家用交流電的低頻電場干擾。 研究發現在家用交流電下,植物電位(以地表為零電位)與植株長度具線性正相關,植株疑似具天線效應;植物電位與澆水量具線性正相關,與電解質濃度似無關;距離較遠時,植物電位與纏繞電線的距離平方成反比;地面或盆器影響植物電位,任兩材質之「電位增加率」具正比關係,可用以量化各種地面的接地效果。 此外,研究結果也提供盆栽接地以及人體如何藉由植物來接地的建議,以減少生物電功能受到干擾。

勻稱分割

本研究主要透過不同的向度與規則,延續之前的研究。我們證明了頂點組態僅含有單一種秩數的 勻稱分割共有5種;頂點組態中含有兩種不同秩數的 勻稱分割,其 的最大值為5,共有13種;頂點組態中含有三種不同秩數的 勻稱分割,其 的最大值為4,共有3種;而頂點組態中含有 種不同的秩數的 勻稱分割在 時無解;最後,我們透過GSP軟體將所有解的圖形繪製出。

I sink therefore I am

本實驗由透明壓克力管做盛水容器,上下密封後固定於震盪器上方使其垂直振動,水中的氣泡可能會下沉而非上浮。我們觀察水中的自製人工氣泡於不同因素下的下沉運動情形,並依觀察結果推測造成其下沉的因素,我們的理論所運用的變因有容器振動時的加速度、頻率、液體的黏滯係數、氣泡的形變量(不同材質),經過實驗後我們發現頻率並不會影響人工泡泡下沉的情形。我們將不同條件下,透過tracker程式追蹤其下沉的軌跡和時間的關係,再經由牛頓第二運動定律、阻力公式和簡諧運動結合推導出氣泡運動公式,再將此公式寫進Mathematica程式,並分別討論容器座標下的人工氣泡和實驗室座標下的人工氣泡,將所得到的理論值和實驗結果數據加以討論。

葉酸缺乏及葉酸補充調控乳癌細胞轉化成癌幹細胞並促進體外腫瘤形成

研究指出葉酸營養狀態與乳癌的風險有相互關聯且癌幹細胞是扮演癌症轉移的主要角色。葉酸缺乏和葉酸補充皆能促進癌細胞的轉移。本研究探討葉酸營養不良和葉酸補充是否會促進乳腺癌細胞轉變成癌幹細胞,將乳癌細胞株養於正常葉酸、低葉酸和高葉酸中,藉以模仿癌症病人的葉酸營養狀態。細胞在每個葉酸濃度中培養2、 4 、 8 天後再培養於腫瘤球體培養液中並測量四種幹細胞標記-mTOR,SHH,Sox2和Nanog。結果顯示:低葉酸會導致癌細胞的生長停滯,藉由標記的表達增加顯示長期低葉酸會促進細胞轉變成癌幹細胞。於腫瘤球體培養液時,低葉酸組亦較對照組於體外產生較大及較多的腫瘤球。高葉酸組會加速癌細胞的增殖和向癌幹細胞的轉變且細胞增生較快並表達較多的標記,其腫瘤球體亦是最大和豐富的。總之,低葉酸和高葉酸都增強了乳腺癌細胞的腫瘤生成和轉變成癌幹細胞。

水吃不吃「塑」?-探討水中塑膠微粒的含量

都市河流是海洋塑膠微粒的重要來源之一,我們想要探討都市河流特性對塑膠微粒分佈的影響,並了解環境中不同飲用水源的塑膠微粒含量。本研究選取屏東市萬年溪和殺蛇溪共7個採樣點,以及飲用水源和瓶裝水各6種,利用尼羅紅染色塑膠微粒,再以螢光顯微鏡觀察計算各水樣的平均螢光強度進行比較。結果顯示尼羅紅能附著塑膠製品並在顯微鏡下呈現螢光。都市河流部份,經生態工法整治、保留較多曲折水道的萬年溪河段,較能降低河水中的塑膠微粒含量。飲用水源部份,從淨水場到家中的過程會導致塑膠微粒增加,而一般濾水設備能有效降低塑膠微粒含量。瓶裝水部份,包裝材質和過濾與否會影響水中塑膠微粒含量。

"葉"來YA有電---葉綠素電池

地球暖化碰上環境汙染,生活在二十一世紀的我們,幾乎天天都要面對PM2.5的難題,活動也受限於呼吸困難、不能外出。風力發電還是核能發電?是個大課題!身為小學生的我們也很著急。看到虎尾科技大學的教授與學生合力發明了葉綠素電池的報導,讓我們興起何不動手做做看的念頭。利用身邊隨手可得的植物葉子,萃取光合作用後產生的葉綠素後,透過適當的封存在自製的電池裡,讓它產生電力,連接在生活中常用的小電器,提供一般日常生活之所需,減少使用需要回收的電池量,隨手做環保。實驗中發現應用植物的葉綠素真的能發電!但是跟葉綠素多寡和天氣息息相關,如何萃取葉綠素?萃取後的封存方式是關鍵,可以決定電力的可利用情形,也是本實驗的課題。

排好排滿-探討不同排水形式與排水速度的關係

排水的快慢與那些因素有關?如何才能加快排水的速度?我們設計製作一套排水實驗裝置,以Arduino超音波測距模組搭配電腦進行測量與自動記錄,並用3D列機設計製作不同的落水頭形式,同時考慮可能影響排水的因素,進行相關的研究實驗,結果發現排水速度較快的條件如下:一、圓形孔的排水口。二、直徑較大的排水口。三、排水口下方的排水管較短。四、落水頭的傾斜角較大。五、排水口下方的排水管無積水最快,其次積水高度較低者。最後為了避免漩渦加快排水速度,我們設計製作排水口上方加蓋與側邊加圓柱間隔欄柵的落水頭,經實驗結果證明,的確能達到排好排滿的滿管排水,加速20%的排水效果,並實際應用於學校的露台,為學校的排水系統增加一道加速裝置。

重金屬逆境對植物生理時鐘影響機制之研究

本研究探討銅、鐵、鋅、鉛、鎳重金屬逆境對南國田字草(Marsilea crenata)之影響,針對南國田字草睡眠運動的小葉開閉合角度及所需時間進行量化與質性分析。結果顯示,重金屬離子會延遲或縮短小葉開閉合所需時間;重金屬離子影響南國田字草之小葉夾角以鐵離子最為明顯。由實驗可發現南國田字草對重金屬離子皆有吸附性,對於水域環境之重金屬清除具有重要意義。隨著種植時間增加,南國田字草小葉開閉合角度差在重金屬離子濃度100 ppm以下多有上升趨勢;在100 ppm以上則出現下降趨勢。隨著濃度增加,可發現銅、鐵、鋅、鎳離子皆會使角度差出現下降趨勢。分析植株的生長狀況,可推估南國田字草對不同重金屬離子之耐受度,並藉以判斷重金屬離子影響植物生理時鐘之機制。

DCPIP變色比一比

“藍瓶反應”是一個常見的趣味實驗,以亞甲藍的藍色←→無色瞬間的變化令人稱奇。經過實驗,我們從許多不同的染色劑中,發現除亞甲藍之外,亦有能夠進行藍瓶反應的──“DCPIP”。於是我們進一步探討“DCPIP”的結構,並探討其可能的反應過程,及在不同條件下之反應速率。於是我們就發現了不僅葡萄糖、果糖、半乳糖可出現藍瓶現象,只要可以繼續氧化的官能基(例如羥基或醛),在其官能基附近有拉電子基的存在,亦產生效果絕佳的藍瓶反應。 亦以葡萄糖本身為探討的主題,到底是哪一個官能基最有可能先開始反應?也探討DCPIP、氧氣、葡萄糖及氫氧化鈉四者之間可能發生的機制。我們也發現了藍瓶反應的現象要發生,四者的條件缺一不可。另我們亦以氧化電位及還原電位去探討其中可以變色的原因。於是就慢慢揭開藍瓶反應神秘的面紗。