全國中小學科展

臺灣

利用星團內短週期變星性質與星團運動狀態對疏散星團的性質探討——以英仙座雙星團為例

本研究主要目的在於利用現有的天文資料庫搜集星團成員星,並探討疏散星團中短週期變星的類型與空間分佈,以及星團在銀河系中的運動狀態,希望能對疏散星團的演化有更進一步的瞭解。英仙座雙星團在天空中的投影很靠近,以往文獻認為此雙星團可能相互影響,因此我以此天體當研究目標。除了線上天文資料庫檢索結果可以用來分析星團成員及基本物理參數,我還利用青藏天文台來取得觀測資料以填補研究中變星數據的不足。利用2MASS測光數據及蓋亞巡天自行數據,此雙星團我挑選出共約80個成員星,另外我分析了51顆變星,其中有17顆星是經由本次觀測得到的新週期。根據該天體的自行與徑向速度,其運動狀態是以一快一慢的速度朝向銀心運動,並皆以銀心為中心相同方向旋轉,且在垂直銀盤方向同時向下遠離銀盤。

神鰭魔力〝渦〞最行?!

本研究探討魚類擺動尾鰭,產生渦流與前進推力的關係。經測試與改良,製作能單純以尾鰭擺動前進的機械魚,並克服水中數據量測不易的困境,自製前進推力檢測裝置、水流流速偵測儀,也自製渦流製造機模擬魚體受力情況,希望找出尾鰭擺動造成加速的真相,結果如下: 一、魚以配速的方式擺動前進,速差越大,產生推力越大,前進速度也越快。 二、尾鰭擺動形成渦流作用於魚體,分為四個時期:單一渦流產生期、成對渦流產生期、渦流相遇期、合流期。 三、渦流相遇合流後,會產生強勁噴流,作用在尾鰭上是主要推力來源。 四、渦流重疊區越大,噴流強度越強,產生位置隨重疊區變小而往後移動。 五、噴流與尾鰭垂直方向夾角呈35度,有助魚體前進。

使用深度學習構建足球競賽預測模型之研究

大數據時代促成運動賽事分析更加蓬勃發展,一般來說數據分析需要三個要素:資料、分析演算法和應用領域知識;隨著開放資料分享的普遍化,人們可以更輕易的取得資料並運用各式分析演算方法來針對有興趣的應用問題做出更精準的預測。 本研究以kaggle平台上所提供之歐洲職業足球比賽之公開資料集為基礎,使用目前最具分析潛力的深度學習技術─結合卷積神經網路(CNN)和全連接型神經網路的設計出一個五層的學習架構,建置出足球比賽結果的預測模型。此模型可直接預測主隊勝、負以及平手等三種結果,實驗結果亦展示出本研究所建置的SoccerNet預測模型優於過往的研究,有著更佳的預測能力;同時也驗證了使用公開資料集與CNN技術在球賽分析的可能性。而本研究所提的SoccerNet模型不僅可以運用於賽前的結果預測,亦可運用於球隊經營管理等決策,頗具有商業價值。

利用路易士酸催化合成含氧螺旋化合物

利用路易士酸催化環狀2,3-環氧化-6-炔-1-醇進行分子內合環反應,合成出螺旋環狀化合物結構。當使用溶劑為二氯甲烷,催化劑使用六水合三氯化鐵時,可以得到合環反應的最佳結果。此反應是藉由三氯化鐵催化促使起始物中環氧環狀結構開環:接著参鍵上的π電子攻打三級碳陽離子以及進行[1,5]氫陰離子轉移後,建構出螺旋[4,5]癸烷的羰基衍生物;利用更進一步的氘化實驗可以証實此反應機構。利用核磁共振研究以及X-ray繞射分析可證明此螺旋環狀化合物的結構。我們現在的實驗方法使用無毒、較為經濟的藥品,相對於大部分文獻中所找到的方法而言具有很大的優勢;而此方法將會應用於合成現在已知具有生物活性的螺旋化合物結構。

樹葉現形記

生態移印染是將植物經由加壓與高溫,將植物的丹寧色素染印在織品的做法,所用的植物葉片需求量低,無毒且量多的植物都可以用於移印染。 媒染劑可使移印染的顏色產生變化,移印染的顏色來自植物的鞣酸色素,只要鞣酸含量高,除去革質葉植物與肉質葉植物都是移印染的優良素材,而鞣酸成分是能檢驗的,我們用氯化鐵滴入植物汁液檢測,轉為藍黑色則代表鞣酸含量高。移印前可以先測試鞣酸含量以避免浪費資源。 移印染後的作品可用來製作多樣手作產品,近年來有許多社區都致力於運用在地植物進行天然染色與文創商品研發,生態移印不脫離植物染的範疇,但運用上更簡便,植物葉片的需求量也不多,若能以在地的植物進行移印染則是植物帶來珍貴的資源。

馱著小房子去旅行的小蝸牛

每當下起雨時,小蝸牛都會陸續從岩石邊、樹上或花圃旁緩慢的爬出來,牠們在爬行時,通常會以蠕動腹足的方式來移動。因為牠們的爬行方式十分特別,所以我們想要更深入的去研究小蝸牛。在這的研究中,我們仔細的去觀察牠們的習性,也幫小蝸牛設計了一些危險的道路,例如:樹木鬚根、凹凸不平的樹根…等。最後我們發現小蝸牛喜歡躲在陰暗、潮濕的地方,也發現當牠們行走在危險的道路時,不會馬上就放棄,而是會耐心的向前進。

飲「鹽」止旱~探討台灣藜抗鹽耐旱的可能原因及囊狀細胞角色

台灣藜為台灣原生種作物,本實驗發現其種子發芽率與幼苗生長,隨鹽度及乾旱程度上升,受到很大抑制;發展至第一對葉,台灣藜才展現較好抗逆能力。花青素與類黃酮比較結果,不論是子葉或是第一對葉,鹽度越高或越乾旱時,含量均較高。但POD與CAT活性,子葉時活性變化不大。生長至第一對葉時,POD在2%鹽處理組,活性上升10.8倍;乾旱w40%組,活性上升3.6倍。CAT在2%鹽處理組,活性上升5.2倍;在乾旱w40%組,活性上升3.8倍,酵素活性的結果與抗逆關鍵時期相符。刷除囊狀細胞後,發現台灣藜在鹽逆境下生長較差。2%鹽處理後,將囊狀細胞刷除,CAT活性下降約82%,POD活性下降約39%。囊狀細胞除了儲鹽能力外,尚有抗氧化酵素存在其中的可能。加鹽的處理能加強抗旱能力。

「氫」愛的,「ㄆㄨㄣ」把我電倒了─廚餘發電探究

現今環保意識逐漸高漲,全球各地皆不斷積極推動著生質能發電,將原本只能當作垃圾的廢棄食材變成有用的資源,既減少處理廢棄物的成本又提供新的綠色能源。而我國為達成2025年非核家園的目標,也以「再生能源發展條例」為推廣政策之法源,規劃2025年再生能源發電占比達20%,因此我們以廚餘發電為研究主題,藉由廚餘種類、改變其菌量、電極表面、反應時間、發酵時間、陰極水溶液濃度,探討各式變因對發電的影響。由研究可發現反應時間對發電影響無顯著差異;水果類發酵天數較適合為7天,鳳梨須加菌,芭樂則否;青菜類發酵天數較適合為14天,大白菜須加菌,高麗菜則否;混合組,發酵天數較適合為14天無須加菌;而電極表面(粗糙面)可幫助降低電阻來提高電功率,陰極溶液濃度越高越能提高電壓、電流,可做為日後建構廚餘發電的實際操作條件參考。

熟悉的麥芽糖最對味-探討糖化的最佳條件

目前在我們社區中有農家使用傳統做法製作麥芽糖,其容易製作且材料單純,可將食物轉換形式延長保存期限。藉由學校的特色課程,在五年級上學期會學到傳統的麥芽糖製作方式,五年級下學期自然防鏽與食品保存單元中,有學習食物的保存和化學變化。因此透過科展的機會,探討麥芽糖糖化的原因,藉此找出最佳的製作方式,增加傳統麥芽糖的生產速度並節省成本,以及面對現代人喜歡低糖不黏牙的喜好,做出符合現代人口味的麥芽糖,為社區的產業做出貢獻。實驗結果發現使用澳洲產的小麥草,水耕栽培3天,並且在常溫環境以小麥草與蒸熟蓬萊米1:2混合,靜置3小時以上,即可完成省時間及原料,且低糖、黏性較低的麥芽糖,這樣才會好吃不黏牙。

好「菇」到~探討光質對菌菇生長之影響

本研究使用LED燈進行食用菌菇栽培之生長實驗,採用波長430nm的藍光LED與波長660nm的紅光LED,製作12顆藍光、12顆紅光、3顆藍光9顆紅光、3顆紅光9顆藍光與6顆藍光6顆紅光五種組合燈,再搭配12顆白光形成六種不同的光質組合,探討不同光質與不同光照時間對藍寶石菇與補血珍菇子實體生長的影響。 研究結果顯示:綜合考量光質與光照時間,光照時間4小時且藍光為主的光照條件對藍寶石菇子實體數量、重量與蕈傘面積的生長效果最好,而光照時間8小時且藍光為主的光照條件對補血珍菇子實體數量、重量與蕈傘面積的生長效果最好。