全國中小學科展

臺灣

源源不絕的「蔘」命力―探討添加各式中藥材的酵母菌、牙斑菌及草履蟲是否能抵抗紫外線

在中藥學中,認為人蔘對於人體健康有一定的效用,例:牛蒡可通十二經脈,洗五臟惡氣及久服輕身、耐老,增強體力、恢復精神。(楊琇涵,2010)我們對於人蔘療效所描述的益氣、補氣等敘述感到疑惑,食用中藥湯劑對於身體有甚麼確切的幫助?因此本實驗決定以酵母菌、牙斑菌、草履蟲作為實驗生物,探討紅參(Ginseng Radixet Rhizoma Rubra)、吉林參(Panax ginseng C.A.Mey)、東洋參(Talinum paniculatum)、牛蒡(Arctium lappa)、黨參(Codonopsis pilosula)等中藥材是否具有協助生物修復或降低傷害的功效。實驗結果發現,添加中藥似乎無法協助酵母菌抵抗紫外線所造成的傷害。以東洋蔘培養的牙斑菌對於對抗UVC照射所造成的傷害有較佳的效果。草履蟲經UVA照光處理之生長狀況無太大差異,而紅蔘萃取液可能能夠降低草履蟲在UVC照射下受到的傷害。

「震」面對決—探討對一般房屋最有效的防震方式

台灣位於環太平洋地震帶上,全世界每年平均有超過90%的地震都在這裡發生。也因此,台灣常常遭到地震的波及與危害,這激起了我們對地震與防震方式的好奇心。因此,我們開始了一連串的研究,經過大量實驗研究之後,我們發現:對房屋會造成最大影響的是梁柱的粗細以及房屋的面積;對一般房屋最有效防震的方式為阻尼減震。

一路順風-多向式無扇葉風力發電

本研究主要針對多種參數對「無扇葉風力發電機」的影響進行研究,並且提出一個新的發電機構設置UBA(Universal Bladeless Aerogenerator),其利用萬向接頭作為支點、擷取各方向的風能轉換為電能。研究中共提出了兩種不同的UBA機構設置,分別為磁力線垂直於地面的VUBA(Vertical Universal Bladeless Aerogenerator)與磁力線平行於地面的HUBA(Horizontal Universal Bladeless Aerogenerator),針對上述兩種UBA,本研究運用田口方法(Taguchi Methods)進行測試,並得出了較佳的參數水準組合,藉以提升UBA之發電效率。 本研究透過六組獨立變項實驗,得出直徑較大的阻流體在風速較大的情形下發電效率較佳、負重與發電效率呈負相關等,各參數對UBA發電效率之影響。 根據實驗結果,本研究針對影響輸出功率之各參數進行了因次分析,並從結果得知,UBA輸出功率與雷諾數和斯特勞哈爾數有關,藉此進一步提出自然頻率與最適風速之關係式,可用於求得不同結構之UBA產出最高功率之特定風速。

鈦錳啦!藍「解」「除」橘!─探討MnO2及TiO2對亞甲藍及甲基橙的去除效果

本研究利用合成不同形狀TiO2/MnO2/ZnO,藉由改變接觸面積進而提升染料去除率。在初實驗中將9種金屬氧化物與甲基橙/亞甲藍/甲基紫反應,發現TiO2-甲基橙與MnO2-亞甲藍之組合有較好的去除能力。在改變反應溫度的實驗中,TiO2-甲基橙之去除率隨著溫度上升而降低,當中以25℃ 海膽形表現最佳,而在MnO2-亞甲藍的反應中,則以海膽形在25℃時表現最佳。最後改變染料溶液的pH值,發現TiO2海膽形在pH5.7時表現較佳,MnO2則是在低pH時有較高的去除率,推測該結果與顆粒零電荷點及染料pKa值相關。透過BET與PL分析,TiO2海膽形及MnO2海膽形有較佳的比表面積與氧化能力,故整體去除效果最佳。此外本實驗亦利用LC-MS驗證反應的確成功分解染料,且利用生物試驗證實處理後之溶液對生物毒性明顯降低。

蜿蜒曲折

本作品研究「從幾何圖形問題探究如何以最多或最少的路徑轉折次數通過各類幾何圖形的所有中心」,同時解決科學研習雙月刊的問題。主要將該主題分為:研究各類幾何圖形路徑轉折處只能在中心、路徑轉折處只能在頂點與路徑轉折處在中心與頂點給定依序輪流條件時,路徑轉折次數的最大值及最小值與邊格數之關係,更可延伸探討長方體及矩形不同路徑走法組合。再者,由路徑的行進方向發現,在將各類幾何圖形的路徑方向化為代數後,可將路徑過程表示為一個代數列。若代數列相鄰的兩項為相同代數,則該路徑為一直線;若相鄰的兩項為不相同代數,則該路徑為路徑轉折處。比較至代數列的最後一項,即可找出該幾何圖形的路徑轉折次數,並用代數列驗證其一般式。

Wi-Fi收訊範圍—三角形覆蓋圓面積之探討

本研究在探討「利用數個半徑不相等的圓,去完全覆蓋三角形所需的圓面積總和之最小值」,其最小值以三角形的邊長、角度及外接圓半徑去作表示。 首先,我們討論了利用1、2、3 個圓去覆蓋的情形,並分銳角、直角、鈍角三角形去做分類,有完整的結果。並在銳角及直角三角形中,發現有相似的結論。 再者,用多個圓覆蓋時,我們以特殊樣式去作排列,歸納出最小值的規律。

登「螳」入世-寬腹斧螳之孵育與捕食行為探討

本研究為探討寬腹斧螳之孵育與捕食行為。首先,設計AI螳螂與螵蛸辨識工具並進行野外踏查,以了解寬腹斧螳生存環境;接著,以自行設計製作之實驗裝置進行螵蛸孵育實驗,了解溫度與濕度會影響螵蛸孵化天數,光照時間則沒有明顯影響;接著,進行寬腹斧螳若蟲的飼育,發現以10mL自製容器可提高一齡若蟲的存活率,而隨著齡期的增加,若蟲對食物數量的需求逐漸增加。 最後,進行寬腹斧螳捕食行為實驗,發現光照強度、聲波頻率會影響寬腹斧螳若蟲捕獲果蠅的時間,寬腹斧螳若蟲的捕食距離可達兩步長。最後,關於食物部分,寬腹斧螳若蟲可捕食移動中的人工飼料、水中的孑孓、停駐的蚊子、比自己小的爬行昆蟲-黃迷若蟲和比自己小的步行昆蟲-紅姬緣椿象。

「積」「極」向上

本研究旨經「阿基米德積木」堆疊操作與研究,透過「角度」、「線段」等不同變因進行演練推算,探索與堆疊高度最大值的相關。 在研究堆疊螺旋塔的過程,發現到積木交疊處介於6

想製作立式槳板SUP去體驗水上活動,動手做屬於自己的槳板。槳板裡面是軟軟的一個板子,然後外面包凝固紙漿的紙,讓紙硬化,承受重量時不能大變形,如果槳板大變形的話,上面的人就站不住,所以我們用紙把軟軟的墊子包起來,黏幾層才不會大變形呢? 就是黏貼紙張的強度有多硬,才不會讓板子大變形這個概念,我們就是要研究用幾層紙可以讓這個紙張有硬度不大變形,但是紙板要越輕越好,這樣搬動起來才不會很吃力。

探討棕色脂肪組織對成年小鼠生理與行為的影響

除了與產熱代謝有關外,近年許多研究指出,棕色脂肪組織亦會分泌神經影響因子,並且可能會進入小鼠腦部進而影響其行為與表現。本實驗透過利用基因工程讓小鼠帶有UCP1-Cre與LSL-DTA序列,產出缺乏棕色脂肪組織的小鼠,了解不同飼料飼養條件下,棕色脂肪組織對於成鼠行為與生理的影響。結果發現,對於高脂飼料飼養3個月的公鼠,缺乏棕色脂肪組織可能使成年公鼠焦慮程度較高。高脂飼料飼養6個月的公鼠,缺乏棕色脂肪組織可能使成年公鼠運動能力較差,焦慮程度也較高。生理方面則發現,經歷3個月高脂飲食的成年公鼠,缺乏棕色脂肪組織會造成體重增加量較大,葡萄糖吸收能力較差,但在經歷共6個月高脂飲食後,缺乏棕色脂肪組織的公鼠,與野生種公鼠在體重增加與葡萄糖吸收能力方面,皆無顯著差異。關於棕色脂肪組織調節焦慮行為的機制,值得未來更多實驗繼續探討。