全國中小學科展

臺灣

欲就還推-探討影響磁鐵水平磁束縛條件以及利用磁顯卡預測其形成之研究

本研究企圖嘗試探究透過磁鐵特殊的排列,使一個磁鐵處於既相吸又相斥的水平磁束縛態,並探討其形成原理、條件與預測工具。結果發現,一、利用兩個大磁鐵與兩個子磁鐵以特殊排列方式可能達到磁力平衡,且此時磁鐵會在某個區間所受的磁力為零,此磁鐵可以保持移動卻又等距的「磁束縛」有趣現象。 二、磁束縛現象特徵:1.大、小磁鐵數量(磁力)不能差距太大。2.增加母磁鐵數量較易造成磁力不易平衡。3.增加子磁鐵數量下,會增加磁鐵子母磁鐵的夾角。4.增加或減少大小磁鐵的磁力,磁束縛距離改變不大。三、 磁顯卡是可以用來預測磁束縛狀態是否形成的有效工具。

修「蛋」幾勒─廢棄蛋殼製成蛋殼紙及釉藥之研究

廢棄蛋殼易產生惡臭,蛋殼含98.4%鹼性物質CaCO3;經攝氏900度焚燒的蛋殼XRD分析主要成分為CaO,拌入土壤測得排出的水pH值達12.09造成植物難以生長。本研究以蛋殼鋪在土壤當肥料的小白菜萌發率較好。膠水與蛋殼粉1:1製造出環保的蛋殼紙與市售A4紙張的性狀與著色度比較兩者皆佳;球磨三小時之蛋殼粉末可加入再生紙取代15%的原料。蛋殼粉加入釉藥中能取代原料達36%且在攝氏1230度燒成下,釉面莫氏硬度皆達7~8之間;在釉面耐酸鹼測試中,釉式中僅含石英3%的釉式在加入24~36%蛋殼粉燒成的釉面均會被酸鹼汙染變色且表面變粗糙,釉式中含石英9%釉面耐鹼測試中,加入24~36%蛋殼粉製成的釉面均無汙染變色,製成的食器釉面經SGS檢驗符合臺灣食器法規亦可作為環保的再生建材磁磚釉面。

多組學分析確定STING1為膀胱癌的預測因子

全球每年約 165萬人罹患膀胱癌,其中死亡人數高達20萬,為癌症相關死因中第九名。手術治療後的五年內復發率高達31%至78%,造成健保極大負擔。本研究決定從傳統生物學轉向生物資訊學,透過基因多組學分析來診斷癌症。STING1(干擾素反應刺激物cGAMP交互作用子1)能編碼跨膜蛋白,主要調節細菌與病毒感染的先天免疫反應。因此,本研究用GEPIA2、UALCAN、cSurvival、與UCSC Xena來探討不同表現量與存活率的關聯,用cBioPortal來進行基因變異分析,用STRING、GeneMania和TIMER2.0來確定STING1與基因的交互關係,用LinkedOmics與Gene Ontology進行了基因富集分析,用TISIDB與TISCH1評估STING1在腫瘤環境中的作用。從此尋找到明確的預測因素、理解 STING1在BLCA中的潛在機制,為BLCA開闢新的治療標靶療法。

探究「形成火龍捲之最猛模組」

本研究是探究「影響自然界火龍捲形成及發展的因素有哪些」,利用酒精燃燒製造火焰、外加導流鐵罐及抽風扇來進行一系列火龍捲模擬實驗。 由導流鐵罐的實驗發現:導流板可造就高溫熱空氣,讓熱空氣隨著導流板上升,進而引發氣流產生風。然而火龍捲的高度會隨著導流鐵罐高度的增加、進風口寬度的減小及重疊度的增加而增高。但火焰周遭的熱空氣溫度卻限制了火龍捲的高度發展。至於抽風扇的實驗,驗證了提供適當的風的確會助長火龍捲的發展,但若風速過強,帶走的熱量愈多,火龍捲的高度反而愈低。由本研究得知「影響自然界火龍捲形成及發展的關鍵因素」如下: 1、首要關鍵是劇烈燃燒所造就的高溫熱空氣。 2、次要關鍵是因劇烈燃燒所引發的強烈熱對流。

麥克納姆輪車直線360度全向控制與角度誤差之探討

近年來,餐飲業及飯店業引入自主移動機器人(AMR)提供服務,受到廣泛歡迎。優化移動限制和應用於電動車的可能性成為關注焦點。本研究探索與分析擁有卓越機動性的麥克納姆輪的合力方向,通過數學推導和實際控制方式的驗證,確認其18個方向移動的數學式;同時,針對麥克納姆輪的全向移動進行探討,建立360度直線移動的數學式,並利用ESP32-S單晶片成功實現數學式中速度的變化。此外,分析了不同變因對車子的影響,測試出麥克納姆輪適合的地面材質以及負重。

利用免疫螢光染色探討胞外基質在果蠅老化過程中對生殖幹細胞流失之影響

幹細胞具有自我更新與分化的功能,對於組織修復至關重要,於特化微環境,稱為龕。龕會與幹細胞直接接觸並透過分泌訊息因子維持幹細胞的特性。然而隨著生物老化,龕功能會隨之下降,間接影響幹細胞數量與活性,並導致組織無法修復而衰老。幹細胞如何應對老化龕以及老化對於幹細胞直接影響還不清楚。本研究利用果蠅睪丸生殖幹細胞(GSCs),探討老化對GSCs流失的影響機制。 實驗室研究發現,當公果蠅老化,一種分泌型胞外基質蛋白Perlecan(Pcan)會在GSC與龕周圍積累,導致GSCs無法直接接觸龕而流失。因此Pcan的累積與老化引發GSC流失是直接相關的,然而Pcan是由哪種細胞分泌目前尚未了解。

氣球炸彈

我們發現了一項名為氣球炸彈的實驗,經過一些初步的實驗發現氣球的爆炸情況隨著高度上升有規律,起初認為應該是氣球落下至地面時的速度在特定高度會激增或驟減,但經研究後顯示其符合一般空氣阻力的自由落體,而在最後成功歸納出其規律模式並分類。之後我們探討氣球在施放後第一次接觸地面就爆炸時,內容物所需的最小動能,成功推出鋼珠與氣球的物理模型,得出所需最小動能大約正比於鋼珠半徑。

雙圓繞行軌跡性質探討

本文探討雙圓軌跡繞行函數𝑆𝑎,𝑏,𝑟(𝑡)≔(cos 𝑎𝑡+𝑟cos 𝑏𝑡,sin 𝑎𝑡+𝑟sin 𝑏𝑡) 的圖形特徵及拓樸性質,利用GeoGebra繪圖觀察圖形模式,並使用微積分等分析學的手法進行證明。 本文主要分為兩個部分進行探討,分別研究變動𝑎,𝑏和變動𝑟造成的現象。第一部分關於𝑎,𝑏的討論發現當𝑎/𝑏為有理數時,圖形將有明顯的週期性結構,因此我們定義並討論此函數的代數週期及幾何週期。當𝑎/𝑏為無理數時,圖形將不再有週期結構,然而其圖形卻會在一環狀區域𝐷𝑟中稠密,並且圖形的補集也會在𝐷𝑟中稠密。第二部分關於𝑟的討論,發現當𝑟在某些特定值時,圖形將產生尖點,並且此尖點可作出通過原點的圖形切線。

n倍等角差線

本研究從分析產生n倍等角差線的聯立方程式與參數式出發,首先從觀察圖形的變化及計算,得到不同初始條件下的圖形分類,進一步探索其漸近線、輻射點的特性,並解決文獻中的稠密性猜想。 本研究再考慮n倍等角差線經旋轉、鏡射、反演後的圖形,討論封閉圈數,並求得分割區域數。並且得到當n為有理數時,能利用圖形逆推n值。

暗地裡的情人淚―藍綠菌的無光養殖大揭密

本實驗希望能透過添加不同配方的營養素來幫助雨來菇在無光或弱光的環境下生存。實驗結果發現: 一、強光下雨來菇適合架鐵網半乾半溼養殖,弱光及無光下適合架鐵網、鋪上不織布養殖。 二、強光下不需添加營養素僅需加水,以光合作用自營方式生長,添加營養素會有混和營養導致的生長遲滯期甚至抑制生長。 三、弱光下重量增加最多的為配方水+BG11+醋酸鈉5g+尿素5g,其次為水+BG11、水+BG11+醋酸鈉10g、水+尿素5g,顯示弱光下需添加碳源及氮源協助生長。 四、無光下重量增加最多的為配方水+BG11+醋酸鈉10g,其次為水+BG11、水+BG11+醋酸鈉5g+尿素5g、水+尿素5g,顯示無光下需添加碳源及氮源協助生長。 五、我們認為醋酸鈉必須搭配BG11才有較佳效果,尿素5g可能只夠一週的養分所需。