全國中小學科展

臺灣

內皮素對稻田魚(Oryzias latipes)胚胎適應酸環境之調節

哺乳類的內皮素(endothelin-1 ; EDN1)與其受體endothelin receptor B己知可共同參與腎臟排酸功能之調節,在魚類的表現上,亦有研究指出EDN1會影響到斑馬魚的排酸。本研究中以廣鹽性魚種稻田魚(Oryzias latipes)仔魚為實驗對象,經6小時以上時間酸處理後其體表排酸量皆顯著增強,且經6小時酸處理後,仔魚rhcg1及內皮素受體EDNRA2的基因表現量也顯著增加,並發現當弱化(knockdown)仔魚的endothelin-1基因後,其體表排酸量顯著下降,證實endothelin-1對仔魚排酸作用有直接的影響。而當仔魚endothelin-1的基因表現被抑制後,其離子細胞密度以及離子通道蛋白基因表現不受影響,推測內皮素並非以增加離子細胞的方式影響排酸,而是藉由轉譯後調控途徑,使其排酸功能增強。另外本研究中再將6小時及7天酸處理實驗結果比對後,推測當稻田魚仔魚面臨短期或長期酸環境刺激時,內皮素調節機制亦略有不同。

風再起時—探討以不同方向風力為動力的自製纜車用來運輸之可行性

作品延續2019台北市科展作品「逆風而上」,我們將橫流風扇改成垂直式,以3D列印設計機構本體,並組合塑膠齒輪做成纜車,自製類低速風洞,提高風速避免亂流,完成實驗;作品經四次改善,具備以下功能: 1. 可以順、逆風行走,各方向吹來的風均可以利用 2. 纜車可以控制正反向行走 3. 空車無負載時可高速行走,以節省時間 4. 低速行走時,扭力增加,可負載重量 5. 具煞車和減速功能 6. 在纜車停用且有風的情況下,可發電並儲存所產生的電能,以備無風狀況下使用,更貼近生活。 作品測試:分別以自製類風洞測試,與不同坡度實驗,施予不同方向強、弱風等實驗,結果顯示:纜車扇葉轉數與行走速度均有一致規律。荷重實驗:本體重234.7g,在坡度10°可以荷重1,900g,速度達0.28cm/s。

曲摺離奇的多邊形

我們想研究三宅一生服裝設計是怎麼做出來的,一開始我們先摺奇美博物館提供的摺紙範例做研究,發現此服裝設計是由數個相似圖形拼組、層疊做出來的,我們將此圖形稱為「基本圖形」,我們改變基本圖形的角度與邊長,繪製成平面圖,再將圖形剪下按照摺痕摺疊,結果發現當∠2+∠3= 360°/n時,可以摺出美麗的正n邊形,控制∠1與∠2、∠3與∠4、AD¯與BC¯之間的關係,可以變化摺出飛鏢型、靠邊型、內部型、全等型四種不同的正n邊形,當∠2+∠3 ≠360°/n時,若設定∠B =∠1 =∠2 =36°時,可以摺出等分圓周的正五角星,而只要圖形摺疊後中間有洞或剛好沒洞,基本圖形都可以往上層疊,摺出螺旋狀的美麗圖形。

水中餘氯真的被吸收了嗎

網路看到水中自由餘氯被食物或人體吸收的實驗,這說法讓我們疑惑,因此想研究自由餘氯真的被吸收了嗎? 以膠帶沾黏實驗物質的方式將實驗物質「間接」加入自來水,再用DPD餘氯測定液觀察變色情形,發現測定液呈現透明,表示水中沒有自由餘氯,但實驗物質本身沒有接觸到自來水,不可能吸收自由餘氯,是口腔、水果、茶葉、米溶入水中的成分把自由餘氯還原成氯離子;以總氯餘氯測試計測量,觀察水中「總氯、餘氯、結合氯」的變化,發現洗手、洗菜時,是手與菜上的細菌、表皮細胞和自由餘氯反應變成結合氯,才使自由餘氯濃度下降,並不是手和菜吸收了自由餘氯。我們的實驗可以證明,目前網路上關於自由餘氯被吸收的說法,都不是事實。

足球有多圓-多面體的表面積與體積探究

在理化課老師介紹過巴克球,體育課踢過足球,兩者外型相同,但足球好圓,我們好奇這個多面體是否接近球體。 研究方法為選定正多面體及截角多面體,從十種多面體分別計算表面積、體積與其外接球表面積、體積的比值。 研究過程中,首先我們計算組成面正多邊形面積,其中以正五邊形及正十邊形,運用黃金比及複雜的根式計算,再計算多面體表面積。接著逐一推論多面體的外接球半徑、面心距,來計算多面體體積。最後數值分析這些多面體的覆蓋率與填充率,以數據為證,來說明巴克球確實相當接近球體。 本研究附加價值在於我們完全「沒有」使用三角函數,純粹以國中階段數學基礎進行研究。

拓荒者的策略

本研究旨在建立拓荒者遊戲之贏棋樣式策略導向模式,由觀察、尋找關係與樣式、猜測、檢驗與論證的探究過程,獲得結果如下: 一、確立3×3、4×4、5×5……n×n拓荒者遊戲的研究方向為探討贏棋樣式策略導向模式。 二、找到3×3、4×4、5×5……n×n拓荒者遊戲中贏棋所需棋子數量的最小值與最大值的樣式並提出公式。 三、找到3×3、4×4、5×5……n×n拓荒者遊戲中符合贏棋所需棋子數量有效區間的樣式,並證明任何樣式皆可透過空格與棋子的移動還原成標準生成樣式。 四、確立3×3、4×4、5×5……n×n拓荒者遊戲贏棋樣式的標準生成樣式,並能論證可快速構成四種標準生成樣式的三個特性。 五、建立贏棋樣式策略導向模式。

多邊形的內接母子相似作圖與相關問題的研究

文獻上,要尋找任意多邊形的內接母子相似圖形,尚未有好的辦法可解決此問題,本研究,藉由多邊形的旋轉與伸縮觀念產生相似形的定理,作出多邊形內接母子相似圖形,並找到相關性質。 利用相關性質,我們得到: (1) 一般化的「內接母子相似作圖」法:可輕易過邊上一點、或過形內一點作出內接母子相似圖形。並找出最小內接母子相似及過形內一點三角形內接相似圖形的最多數量。 (2) 若 邊形存在內接母子相似圖形,則此 邊形必有「旋心」。反之,亦成立。 (3) 特殊四邊形(長方形、菱形、平行四邊形、等腰梯形、梯形、鳶形)存在內接母子相似形的條件。 (4) 探討多邊形具有內接母子相似圖形的條件。 (5) 建構出具有內接母子相似圖形的多邊形

自己的鳳梨自己救─電腦烘培的鳳梨乾

電腦能幫我們烘培鳳梨乾嗎?家鄉居民種植的鳳梨豐收時,也要擔心價格的下跌。我們融合家鄉和專家提供的鳳梨烘培法,設計了多個實驗,想要找到更好的烘培方式。 要能順利完成這些實驗,必須要在烘培的過程中,不斷的改變烘培溫度,如果由人工操作,將是一個不可能完成的任務,因此我們想由電腦來幫忙控制果乾機的溫度。 利用學校所教的程式設計,我們結合了Arduino微控卡、感測模組、果乾機,自製了一台變溫果乾機,藉由電腦程式,我們能控制烤箱中的溫度,並將相關資料儲存起來、分析利用,因此成功的完成了實驗,也烘培出了好吃的鳳梨乾,而且在創新口味、增加保期、縮短時間、節約電能上,都能有改進,電腦確實幫我們烘培出了優質鳳梨乾。

應用仿生機器人於蜂鳥起飛行為之研究

本研究利用仿生機器人(Biomorphic robotics)來探討蜂鳥(hummingbird)在不同重量變化下的飛行機制。本實驗利用了使用多連桿結構組成的仿生蜂鳥機器人,並使用懸吊裝置來模擬不同重量的蜂鳥,再藉由慢動作高速攝影機來紀錄蜂鳥振翅飛行的過程。透過影像分析與紀錄重量變化來分析仿生蜂鳥拍翅時的動態行為後,我們可以得到與仿生蜂鳥重量相對應的上升力結果與不同蜂鳥重量下相對應的拍翅頻率數據。我們從這些關係分析作圖並推導出對應的公式,這些結果可以解釋為何大部分蜂鳥重量都介於10 - 20克以及拍翅頻率介於20-50Hz,目前尚未有文獻發現及探討這些相關現象的研究,此研究的結果可作為未來微型撲翼機(ornithopter) 的設計參考,有助於微型軍用探測機械與小型空中救援機械的發展。

藉由雙硫化物交聯製成的植物核酸奈米粒子可當作穀胱甘肽誘發的抗癌藥物載體

由於人工合成的化學材料在包覆藥物進行人體醫療測試時,不可分解性會帶來體內累積的毒性,搜尋各類化合物的結構後,發現核酸上的含氮鹼基具有一級胺結構,可和天然交聯劑京尼平或DTSSP進行反應,因此,本研究抽取水果的核酸進行實驗,利用界面活性劑乳化的過程中將阿黴素(DOX),包覆進入交聯後的核酸水膠,穿透式顯微鏡的結果顯示交聯後的水膠結構是球狀,平均粒徑大約是120奈米,核酸本身帶負電,水膠有包覆藥物的界面電位稍微減少負電,利用人類正常肺上皮細胞進行水膠共同培養,2毫克/毫升的水膠溶液在連續培養48小時後,並不會造成細胞死亡,奈米水膠在pH值5.5釋放DOX的量比pH值7.4還要高出27%,有奈米水膠包覆DOX的情況下,更能有效率進入癌細胞內與引起癌細胞毒性,本水果核酸製成的奈米水膠在生物體可分解的無毒包覆材料上,於未來可提供一個新的藥物載體參考。