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第42屆--民國91年

漫步在雲端---我的夢想製造機

這學期中我們學校辦了一場盛大的校慶園遊會,在園遊會的眾多攤子中,最吸引小朋友的就是那像雲一般白泡泡、幼綿綿的棉花糖了。賣棉花糖的攤子旁總是圍著許多好奇的小朋友,睜大眼睛看著那賣棉花糖的阿伯「變魔術」。只見阿伯一手將一些糖放入棉花糖機的小洞中,另一手拿著魔術棒(竹籤)轉呀轉,一下子一支又膨又鬆的棉花糖,就變出來了。讓大家都忍不住拿出點券向他購買,看著阿伯一支接著一支的賣出去,真是好好賺喔! \r 我們幾個人也湊了過去,想看個究竟,看看這一粒粒的糖,是如何變成一絲絲的糖絲呢?這台不停旋轉的機器到底藏有什麼秘密和機關呢?我們邊看、邊吃、邊討論著,還記得在五年級的時候,我們就教過「熱對物質的影響」那時老師就是讓我們煮糖並且觀察砂糖受熱以後的變化情形,另外上到「電磁鐵與電動機」的單元時,我們就討論過電動機在日常生活中應用的例子,像是脫水機、棉花糖機的動力來源都是靠內部安裝的馬達在運轉。 \r 既然這些事情都是我們學過的,何不「學以致用」自己動手做棉花糖,自己當老闆?親身體驗那種完成棉花糖時漫步在雲端的感覺呢?為了瞭解棉花糖形成的經過,我們便想到要自己製作一部簡易的「棉花糖機」---一部屬我們的夢想製造機,更進一步的我們還要改變棉花糖的口味,創造屬於我們自己的「獨家」棉花糖。 \r

捕風捉雨─由颱風位置作定量降水預估

我們從中央氣象局『颱風資料庫』中蒐集各類颱風的資料,統計近 21 年來 77 個侵襲台灣附近的颱風逐時雨量,選取臺灣人口集中的平地測站,分別是台北(P)、台中(C)、高雄(K)、花蓮(H)及山地的阿里山站(Y),用 Excel 計算五個測站的定量降水預估值,找出各地的降雨特性,更進一步的瞭解侵台颱風的定量降雨,畫出五個測站的豪雨警戒區(參考圖三 a~f 及表一到表五),作為實際氣象預報應用及防洪預警之參考,期望降低颱風災害程度,以期達到防洪勝於治洪之效。

天然ㄟ尚好!-果汁太陽能電池

大自然中有各種顏色的植物,生活在陸地上的它們大都仰賴太陽光,藉由葉綠素將太陽光轉為可以利用的能量。於是我們想知道是否植物(生活在有陽光的環境中)的顏色都可以吸收光進而轉換成可利用的能量呢?如果是的話,可否將其轉換的能量變成我們可用的能源-利用植物的顏色-這種突破傳統能源形式的做法讓我們躍躍欲試。

桃園縣中福地區鎘米污染之追蹤及土壤改善模擬實驗

本研究主要在追蹤了解桃園縣中福地區鎘米污染事件的始末,及近年整治的成效, 進而探討改善土壤的方法,並設計模擬實驗尋找改善土壤的有效方法。受限於檢測儀器, 本研究以Cu2+的檢測為模擬的對象,並採「就地生物復育法」改良土壤,利用國中電鍍實驗的方法來檢測土壤中Cu2+量。研究結果顯示, CuSO4 電鍍標準實驗的檢量線可以有 效推估溶液Cu2+量,而兩次的模擬實驗亦發現,小白菜生長數量較多的組,殘留Cu2+量較少,顯示此法可以有效改善高污染度的土壤。

絕對零度的簡易求法

利用燒杯、量筒、溫度計等簡易的實驗器材,藉由測量不同溫度下量筒內氣柱的體積,經過體積校正及線性迴歸等處理,可以求出絕對零度的攝氏溫度平均值為-277.70±6.95℃,和理論值比較,絕對誤差為 4.55℃,百分誤差為 1.7%。由實驗結果發現:起始氣柱的體積愈大、讀取數據的溫度區間不超過 10 至 80℃及使用降溫方式進行實驗,所得的數值較為準確,而且,無論使用空氣或氦氣進行實驗,所得的結果並沒有明顯的差別。

宇宙魅影─以v e vμ v τ及相對論性量子力學探討黑暗物質之謎

由於參與天文社及閱讀相關書籍並藉由地科老師指導從高中地球科學課本下冊中學習了許多完整的天文知識,也藉此了解到了黑暗物質的問題,引起我們深入了解的慾望。並加上本身對理論物理和天文的熱誠在資料蒐集及分析的過程中,也認知了許多相關的知識,並發覺整個暗物質的問題並沒有當初所假設的架構那麼單純。所以我們再運用課本及相關期刊論文的內容將我們之前的理論重新架構,做多方面的討論,使整個理論更完整。

磁電場中金屬的鍍鑄

電化學單元在化學領域佔有重要的地位,本研究利用氧化還原反應析出金屬樹,將本單元內容趣味化、實驗試藥減量及操作簡化,符合當今環保生活之要求,更開拓學習視野,在未涉及艱深或精密儀器之使用下,將學習領域深入碎形理論及實作的探討。

佩帶西洋劍的帕格尼尼—長頸捲葉象鼻蟲

本研究主要是想了解長頸捲葉象鼻蟲的各項行為、生活史及該蟲與其生活環境間的關係。我們在三月初到五月底的例假日,固定在烏來做定點生態觀察。以生態觀察記錄表紀錄下該蟲的外觀資料,也紀錄下當牠遇到天敵及干擾時所做的反應,以及牠們環境中的溫溼度,記錄完畢後撿拾搖籃,以人工方式飼養、拍照並記錄該蟲的生活史,最後固定採集少許土樣及葉片,分析其中的酸鹼值與含水量,再將上述的原始資料輸入電腦,分析這一些資料彼此間的關係。經過一段時間的觀察,我們知道長頸捲葉象鼻蟲是屬昆蟲綱鞘翅目的一種生物,體色為暗紅色。牠們喜歡在水分多且纖維素較少的水金京、山桂花、木薑子及山香圓等樹種上活動、進食捲搖籃。交配前,雄蟲常以頭頸當武器作戰,來爭奪地盤或贏得交配權。製作搖籃則可分為兩個階段:一為準備葉片,另一步驟則為捲葉片總共約需 1 小時又 40 分鐘。其搖籃又可分為落地式搖籃以及懸吊式搖籃;落地式搖籃需經 20~21 天左右變成成蟲;懸吊式則更久,依搖籃葉所提供的水分而定,約為 32~36 天左右。環境方面,牠們大都選擇雨後的晴天,微風日為做搖籃的好時機,且在溫度平均約 28℃,溼度約 60﹪的環境下活動,不過風還是影響做搖籃最大的因素。觀察這種蟲實在很有趣,其中我們發現該蟲也會在木薑子及山香圓上進食,是先前文獻上所沒有提到的。還觀察到該蟲似有“學習”做搖籃的行為呢!但是,牠們的搖籃有時候會被寄生蜂所寄生,所以搖籃的數目還是不可以過少!

非常冷氣

一、科技進步生活品質提升,相對於科技及生活環境的需要越來越高。地球自然資源畢竟有限,環境的破壞,使人類面對天災的機率越來越頻繁,當人類為了舒適而毫無限制的使用電能及污染環境的結果,將使下一代面臨更艱困的環境。二、基於節能及環保的考量,利用冷凍空調基本原理,物質由液態蒸發為氣態需大量吸收熱量,氣態凝結成液態而放熱的自然現象,本研究主題試著拋棄現有機械式冷凍系循環統所用氟氯烷系冷媒,改由最純淨的水當冷媒,利用蒸發吸收熱量,達到冷凍效果,進而達到下列的優越成效。三、特色(1)無壓縮機無噪音(2)無冷媒無污染(3)構造簡單造價便宜(4)資源回收再利用(5)節省能源(6)養顏美容

洗牌的數學

本文主要是將生活中玩撲克牌時分兩堆的洗牌程序,抽象化為將n 張牌等份為m 堆,探討至少需要幾次「向下洗牌」才能回覆到原來次序。在處理過程中,我們先利用電腦以歸納原則觀察後,發現與整數系中的餘數有密切的關係。於是利用整數系中最基本的性質:長除法原理及多項式的因式分解著手。當我們從n 的標準分解式作分類討論時,發現以2 為質因數的n 的相關問題,如當n=22p 時(p 為質數),則將牌等分成堆數不同,要回復到原來次序的「向下洗牌」,所需的最少次數就會不一樣。而當n=23p 時,所需的最少次數則又似會都一樣。就我們目前所學,尚無能力解決這類問題。故僅考慮牌數n=ab 及 n=ab+1(a,b 為正整數)兩種情形。為方便計,我們也利用模的符號及一些簡單性質。