全國中小學科展

臺灣

乙醯胺酚對土白菜生長發育與生物累積的影響評估

本研究進行乙醯胺酚對土白菜(Brassica rapa L. var. chinensis)之毒性測試及解釋可能之作用機制,透過乙醯胺酚及其主要代謝物分析,了解乙醯胺酚之吸收、轉移與代謝,並評估生物累積之可能性。乙醯胺酚可抑制種子萌發,實驗組植株高度、植株鮮重、主根長、支根數、根系乾重及總葉綠素含量等皆受抑制,植株重量之IC50由澆灌12 天之3.01 mM 降為30天之1.47 mM。作物土白菜與空心菜及綠肥田菁與油菜對乙醯胺酚之生物累積能力顯著,休耕時種植綠肥有助於乙醯胺酚之移除,易位因子結果顯示乙醯胺酚由土白菜與空心菜根部吸收後,轉移及累積於莖與葉。乙醯胺酚透過抑制過氧化氫酶活性,進而抑制土白菜之生長發育,乙醯胺酚對過氧化氫酶活性之抑制率為植株根>幼苗根>植株葉>幼苗葉。

不彎腰,來「抬槓」– 雙槓桿可抬升重物省力手推車的研究

本研究提出一種雙槓桿省力抬升重物之手推車設計,達到不用彎腰、省力抬升、自由移動三重目的。同時也探討重物被人體槓桿放大的情形、宣導正確搬重物姿勢。 我們自製關節頂點定位器、骨骼長度測量器、穩定施力測量器,用來製作人體模型並模擬、測量搬重物時的各種姿勢。研究發現:任何徒手搬運重物的姿勢,身體槓桿都會把重物重量放大,甚至放大到15倍! 為了能省力在室內搬重物,並突破市售電動升降推車只能垂直升降的缺點,我們在第二類槓桿的雙輪推車上裝了電動型第三類槓桿來抬升重物,利用縮小模型進行實驗,找出最佳組裝結構。 結果顯示,我們的創新推車可抬升重物96公分、省力75.4%,能靈活自由移動。而且成本只花三千五,成功達成目標!

膝型渦蛛隱帶性質與功能探討

本篇科展為探討膝型渦蛛Zosis geniculata的習性及其隱帶性質與功能。我們發現膝型渦蛛偏好在黑暗環境織網,並在習性調查中,發現它會在夜間拆網、織網,清晨重新織隱帶,因此我們認為其屬全日型蜘蛛。主要獵物為鞘翅目、鱗翅目及雙翅目中的小型昆蟲。 我們將隱帶的形狀分為螺旋型、直線型、圓盤狀、薄膜狀四種,不符上述分類的則歸為不規則型。此外,發現隱帶絲線分佈方式可分成兩種:平均散佈型及簇型。我們還發現隱帶絲線具有顏色,最常出現藍、綠、粉紅等色澤。透過實驗,我們證明了即使在同樣的環境條件下,膝型渦蛛仍會織出不同形狀的隱帶;而成長階段不會影響其隱帶的形狀及顏色;織隱帶的能力也不受遺傳限制。

探討特殊震動頻率下的倒立擺自主校正運動

本研究探討倒立擺在不同鉛直振動頻率下的擺動軌跡、擺動時間、擺動範圍及自主校正之情形。我們發現單一倒立擺是否能夠達成穩定自主校正主要受鉛直振動頻率影響,且隨著鉛直振動頻率增加,倒立擺擺動範圍會縮小。當倒立擺的長度增加時,擺達穩定所需之角頻率上升,相同頻率下的擺動範圍增加。接著再將不同長度的擺頭尾以螺絲相連組合,觀察雙擺之運動情形,我們發現在雙擺的情形下,下擺與上擺的長度會影響擺是否能穩定,在上下長度相同與下長上短時,擺在適當頻率下即可達成平衡,但在下短上長的狀況下,下擺及上擺長度則須達特定比例才可平衡。

擺磁必得其解!探討磁擺的運動行為

本研究旨在探討磁擺的運動行為,並建立物理模型及數值模擬探討磁擺運動。我們藉由磁擺擺動軌跡之分析、回復力矩測量及空氣阻力測量實驗釐清影響磁擺運動之重要因素。由實驗及模擬結果可知,磁擺運動中磁鐵棒主要受到重力及磁力之影響,當磁擺接近平衡位置時,磁力之回復力矩達到極大值而主導磁擺運動,而在擺角較大時則由重力主導。磁擺因接近平衡位置時的回復力矩增大,使其角速度、角加速度之變化皆與物理擺明顯不同;且磁擺於通過平衡位置時與支點平面發生碰撞造成磁擺動能損失。此外,當減小擺長時由於磁力不變,使得接近平衡位置之角速度越快,能量損失也越大,擺角衰減也越快。

花若盛開,蝶自來;草若拔尖,蝶自棲?─探討來自不同植被高度灰蝶之夜棲行為

本研究探討來自不同草地高度的灰蝶夜棲行為之差異,並進一步了解灰蝶夜棲點是否受環境因子(溫度、濕度、風力、音頻)及獵食者有無、獵食者種類及生存壓力等變因所影響。實驗結果顯示,來自不同草地高度的灰蝶各有夜棲點高度偏好,並受溫度、風力、音頻、獵食者種類所影響,其中灰蝶夜棲點高度與風力呈負相關;與音頻呈正相關。另外,獵食者的習性亦會影響夜棲點高度,實驗發現斜紋貓蛛會使灰蝶夜棲在較高處,然大銀腹蛛與螳螂則相反。本研究尚藉由油性麥克筆對灰蝶進行標記編號以研究忠誠度,結果顯示並無忠誠度。

摺疊管的研究

我們將三浦摺疊運用在紙管上,發現能摺出「單位管」的條件為:8個全等平行四邊形(內角不為90度)相拼成V字形;邊長為1、內角為60度的平行四邊形拼成單位管,我們求出其最大體積約為1.5;而改變平行四邊形邊長與角度之間的關係,當單位管側面沿摺痕壓平摺疊後,能摺出3種不同樣貌。將N個相同的單位管洞連接起來,形成「N-單位管」2個相同的N-單位管共有4種拼組方式,拼組後能正面與側面壓平摺疊;我們用數個N-單位管相拼,發現能做出負重點朝上和洞朝上的負重結構,分別最少需用4個2-單位管垂直相拼和8個N-單位管水平相拼;若數個N-單位管拼組後只能側面壓平摺疊,則只需3個N-單位管水平相拼,就能做出洞朝上的負重結構。

香蕉皮的綠色守護者~以香蕉皮製作環保抑菌膜

台灣素有”香蕉王國”的美譽,香蕉的產量很高,相對地也產生大量沒有使用價值的果皮。我們從文獻中得知被認為没有價值的香蕉皮,其實富含有許多化學物質,其中單寧酸除了具有抑制細菌生長的功能外,也能作為抗氧化劑,甚至有幫助人體細胞對抗新冠病毒的功效。 本研究以香蕉皮來萃取出單寧酸再烘乾製作成抑菌膜,結果顯示未成熟香蕉皮中含有的單寧酸高達5.59 mM,並在大腸桿菌抑菌試驗中呈現出抑菌圈,製作成膠膜後顯現出較高的抗拉伸試驗為成熟的香蕉皮膠膜,抗拉伸力為136.31g。本研究成果可以為改善廢物處理方式、減少碳足跡、提高社會衛生水準等方面,實踐環保及社會責任作出積極的努力。這種創新的環保技術有助於人們更加關注永續發展,為地球帶來更美好的未來。

三足鼎立-探討三角形不變心的切割模式

本研究探討原三角形掉落一角後重心產生偏移後,要如何透過截去另兩角的方式才能使剩餘六邊形重心能回復到原三角形重心。文中依據原三角形、掉落三角形、校正三角形分成六類探討不變心的切割方式及是否存在唯一性,並透過水平、垂直分量建立數學模型來說明作用在物體上的力矩平衡,達成重心不會產生偏移。 本研究利用水平、垂直分量不發生轉動的條件,列出數學式求出不變心裁切的位置,並利用 GeoGebra軟體繪圖驗證;且得知僅需【結論3】的做法,就可以解決所有缺角三角形保持重心不變的問題。更進一步發現維持不變心的三塊頂點三角形面積並不需要相等,打破了49 屆全國科展《剪不斷,理還亂-我就是不變心》的結論。

「藜」所當「染」-台灣藜的染色研究

我們以紅藜作為研究主題,使用帶殼紅藜來進行實驗。一、基礎染色:染液濃度高且重複上色後,可使染布有最佳色調與飽和度。二、媒染劑:事前浸泡濃度0.2%的白礬或綠礬的媒染劑,染布的色調與飽和度效果最好。並利用自製光度計測量加入媒染劑的染液,其亮度值有明顯變亮,離心後發現有沉澱物,驗證其有發生化學反應。三、助染劑:將布事前浸泡在自製無糖豆漿後,所得染布效果最佳。四、關注紅藜脫殼後的廢棄物,本研究以紅藜殼粉為染料,以白礬當媒染劑來進行染布,得到色調=347.7、飽和度=72.7% 的最佳染色結果。五、我們利用Arduino設計顏色檢驗儀,結合雷切研發製出「自動染布監控機」。同時將染後的紅藜渣培育繁殖,達到環境永續經營的環保理念。