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「我有沒有搞錯?」的科學探究態度── 以平流層臭氧議題為例
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有一次大掃除,班上賴昆宏同學擦玻璃時,不小心從窗架上掉下來,結果造成了腦震盪住院幾天。事後,我們心裡都很害怕,想想,窗架怎麼會無緣無故斷了呢?因此大伙兒就一起去問黃老師。老師指著那塊斷了的窗架說:「喔!你們看,整個窗架、窗框都被蛀掉了,只剩下外面塗油漆的表皮了。」洪嘉秀問:「是誰惹的惑?」老師說 :「可能是白蟻吧!」林姿如間:「白蟻是什麼?」我們覺得這是一個有趣的間題,便成立一個研究小組來揭開這謎底。
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一、成熟、不成熟的香蕉先做糖及澱粉的定性分析。(一)分用碘液、本氏液來檢測澱粉及糖。二、購買後五天內的香蕉做糖量分析。(一)先製作存放不同天數的香蕉溶液。(二).利用過濾的方式將香蕉的纖維與液體分開(三).取出部份的液體加熱得到糖(四).最後秤重再比較糖含量的多寡。三、在不同水溫下,不成熟的香蕉糖量分析。(一)先將不成熟的香蕉磨碎後,分別放進不同水溫的香蕉溶液。(二).利用過濾的方式將香蕉的纖維與液體分開(三)取出部份的液體加熱得到糖(四).最後秤重再比較糖含量的多寡。四、觀察香蕉果肉變色於成熟度、水溫、酸鹼性、接觸的物質的關係。(一).設計各種不同的操作變因後,觀察並紀錄再加以討論。
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將電扇拆解之後仔細觀察其擺動關係,我們發現影響電扇擺動的主要機構為四個轉軸點,因此我們將這四個軸點與軸之間的軸長,用一元二次方程式與不等式推導公式以準確計算出各轉軸點的位置。在初期能較有效率的修改我們的電扇結構。 但是我們並不滿足於計算出電扇各軸點的位置而已,因為這樣對於如何調整使電扇擺動角度增減的問題仍然必須大量嘗試錯誤。因此我們進一步將公式推演,最後推導出以四個軸長表示出各軸點的位置的完美公式,並且推導出如何配置四個軸長以達到擺動的最佳角度,最後亦得到四軸長度相互的牽制關係,對於電扇擺動角度及未來電扇設計是相當有用的結果。
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大白鼠長期增益作用與sgkmRNA關係之探討
sgk 是影響記憶形成的關鍵基因,而長期增益作用(LTP)是長期記憶的重要電生理模式。因此,我希望能證明以下推論:引發老鼠的長期增益作用應該會導致老鼠海馬迴的 sgk mRNA表現量增加。實驗過程分為兩部分:(一)引發老鼠的 LTP,並將老鼠分成三組觀察紀錄引發LTP 前、引發 LTP 後十分鐘、引發 LTP 後三小時的膜電位變化。(二) 以 real-time PCR 的方式比較三組老鼠海馬迴中的 sgk mRNA 表現量。實驗結果發現引發老鼠產生 LTP 後會使其膜電位反應明顯增加,並可持續長達三小時之久。而引發產生 LTP 後三小時的老鼠海馬迴區域中的 sgk mRNA 含量相較於對照組(baseline)老鼠有顯著增加的現象,驗證了前述實驗推論。本實驗成功的以電生理模式證明了 sgk 是影響長期記憶形成的關鍵基因。
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颱風天時,許多人在玻璃上貼膠帶,想防止玻璃被風吹破。但在玻璃上貼膠帶是否能增加玻璃的抗壓性,且貼哪種字型、哪種材質的膠帶所產生的效果較佳,眾說紛紜,因此我們自製加壓箱,並藉由壓力計及空氣壓縮機等器材,測量不同情形下玻璃抗壓性的變化。我們發現玻璃是由中心附近向外輻射破裂,且貼膠帶後確實能增加玻璃抗壓性,當膠帶貼到玻璃中心或四邊,增強效果都不錯。彈性較佳的布紋封箱膠帶所造成的效果比透明、紙封箱膠帶好。將實驗數據與各級風壓進行比較,顯示就算玻璃不貼膠帶,也可抵擋台灣歷年來最強颱風所產生的風壓,更別說是玻璃貼上膠帶了。但以上結果只適用於我們實驗用的玻璃,當玻璃大小、厚度、材質等不同時,則結果需作調整。
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氣候變遷及開發下 生物礁當前的環境問題與保育
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鐵鏽蝕暨常見金屬腐蝕動力與熱力的探討
鐵鏽蝕過程一般視為是無用的電池(電化學),若我們能將這化學能轉變為電能再轉變為熱能加以利用,是科學展覽作品中的一新研究領域;況且高中化學(三)鐵鏽蝕實驗,僅定性驗證鐵鏽蝕陰、陽極產物及酸性物加速鏽蝕的變因而已;在歷屆高、國中科展作品中也沒有出現量化的資料。囚此,本研究希望從鐵鏽蝕暨常見金屬腐蝕動力與熱力的問題著手於量化方面的探討。 在應用方面,若能提高鐵鏽蝕過程的發熱速率,降低材料成本,化腐朽為神奇,將這些自發性的金屬腐蝕有效的利用,在創造能源並兼顧環保概念的實驗設計中,為維護地球資源盡心力,這些就是我們的研究動機。
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有一天,老師介紹他小時候的童玩遊戲,其中有一項是這樣玩的──在木頭上釘上二根鐵釘,將鐵釘套上一條像皮筋,在橡皮筋上靠鐵釘的位置各放一截刺莧的花穗,比賽的二人各拿一塊石頭在兩端的鐵釘上摩擦,這時在橡皮筋上的刺莧花穗就會往前進,並在途中相遇,若能將對方逼退或擠落就算勝利。 同學們覺得這個遊戲很有趣,因此,下課就不停的玩,當然我也不例外,但除了好玩之外,我內心卻存有很多疑問:為什麼我有時輸,有時卻又贏呢?為什麼摩擦鐵釘,而刺莧花穗會前進呢?還有為什麼只用刺莧花穗?難道不能用其他東西代替嗎?又為什麼要用橡皮筋而不用其他的線呢?……。 於是,我去請教老師,就在老師的指導下, 做了這項探究。
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向上爬!─探討無動力之錐體在坡道上如何爬坡
在理化課程第十三章的簡單機械這一單元中,學習到斜而省力的原理,並探討功一能定理。在課堂上,老師就此提出學長曾經研究的主題 ─「登坡的車子」─ 引發起我對這個實驗的研究動機與興趣,於是我在資優班的專題研究報告中,針對「登坡的車子」再行探討 ─ 為何能爬坡?爬坡的條件如何?爬坡的過程中重心偏移及動量變化情形又如何?針對系統而言是否遵循功 ─ 能定理?於是在老師的指導下,並查閱各相關書籍,做下列之理論及實驗的探討。
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(一)目前在工件上劃圓一般都是以圓規量取直尺上的尺寸為主要劃圓方法(圖1-1),但精準度以及方便性不佳,於是我們想出利用游標卡尺套上特製的劃線裝置,製作出游標卡尺劃圓器。
\r (二)本作品是利用兩組特製的精密套件(圖1-2)以及一組劃線針和一組中心沖頭。
\r (三)游標卡尺的使用方法簡單、精準、快速,如有效的利用於劃圓的工作,不但可以改善圓規在使用上的不方便(圖1-3)以及不精確性,此產品若使用更高精密的游標卡尺(如:附錶式游標卡尺或電子式游標卡尺)可容易取得準確的半徑尺寸用於劃圓。再配合熱處理後的特製中心沖頭(圖1-4),即可直接沖打準確的中心孔距,是一項相當具有實用性及創意性的產品。\r
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東沙島的美麗與哀愁~沙嘴移動及其地形的探討
民國82~85 年間國軍以防止海岸侵蝕為由,構築突堤及碼頭而挖除破壞\r 「會擺動的沙嘴」——「東沙沙嘴」,使原本的淤積地形於五年內被侵蝕而消\r 失。\r 影響東沙沙嘴擺動的原因,主因非文獻提及的海流,而是季風再加上波\r (沿岸流)的影響。沙嘴的侵蝕分突堤南方的單堤侵蝕:積沙向外擴散落在\r 環礁或礁湖中,和北方的雙堤侵蝕:沙子的水平移動與鉛直移動,即沙子受\r 反射波的影響,造成雙堤間海岸線凹凸不平直。\r 在政府大力提倡復育東沙珊瑚礁的同時,是否能多關照東沙沙嘴,拆除\r 突堤。而我們皆下來想要探討的,是波入射的角度、前堤和海岸的角度及前\r 堤和後堤的長度彼此的影響及關連,以便瞭解何者對海岸侵蝕的影響最大,\r 而對症下藥阻止沙嘴的侵蝕。
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