全國中小學科展

第46屆--民國95年

由粒子系統微觀氣體動力論

本實驗利用粒子系統的特性,創造出氣體粒子,任由它們在規定的容器中永不止息的運動,再由粒子數 n、粒子均方根速度 Vrms、粒子半徑 r、容器大小 R 等變數來微觀 Maxwell 的氣體動力論。研究結果如下: 一、在器壁完美無瑕能產生鏡面反射的理想容器中,粒子均勻分佈在容器內;在表面粗糙無法預測反彈角度的非理想容器中,粒子則集中在器壁附近。 二、粒子的平均速率可以下式表示: (理想容器與非理想容器相同) 三、無論是否為理想容器,無論粒子是否具有體積,粒子與器壁的碰撞頻率關係式都可以表示成,並預測當 n →∞ 時,理想容器之;而非理想容器之。 四、無論是否為理想容器,可導出粒子間碰撞頻率,並預測在 n →∞ 時,理想容器與非理想容器中。

乾與濕的策略-捲葉濕地苔和水的關係

這個研究在探討捲葉溼地苔(Hyophilainvoluta)和水的關係,主要的結果包括: \r 一、形態、構造、生活環境等:假葉是由單一層細胞構成,細胞小而規則,成群體生長,58 株/1c㎡、126 株/1g,在潮濕的環境中,較常出現孢子囊,而在較乾燥的環境下則較少。 \r 二、乾旱與吸水:捲葉溼地苔在失去水分達一定程度後,細胞生理會產生一些改變,使水分不易再散失。而吸水過程主要由葉完成,二分鐘之內可吸飽水(水重達本身重量的573%)。我們推測乾燥始捲葉濕地苔細胞質濃度增高,這可能是捲葉濕地苔葉片能快速而大量吸水的原因。 \r 三、經乾旱後對生理的影響:經短期乾旱處理的捲葉濕地苔,再供水後,竟能迅速恢復光合作用,尤其第一小時的光合作用率,甚至比水分充足的樣本還高。但乾燥四天後光合作用率開始下降,到第十天已低於新鮮樣本的光合作用率。

Light up!飛行石的光燦

Luminol 化學放光反應受到不同因子的影響。放光物質(Luminol)、氧化劑(H2O2)、催化劑 ( K3Fe(CN)6、K4Fe(CN)6 )、混合濃度變化下放光趨勢不盡相同;溫度、添加不同濃度強鹼、不同種類之金屬離子、洋菜混合溶液各有程度不一之影響;將推廣至食品氧化劑殘留之檢驗。

毒衣無惡!?—衣物中含微量甲醛的檢測

經濟部標準檢驗局公告 75ppm 以上的游離甲醛對人體的鼻黏膜、內臟器官、神經系統均有刺激作用;而國際研究癌症組織也已經證實,高濃度的甲醛對於受測試實驗的動物會引起鼻癌。因此,?了瞭解並分析市面上所販賣衣物甲醛的含量,在查閱相關文獻資料後,發現幾種可將高中化學教材內容所提及的課程,應用在檢測甲醛的方法上。一種是利用 Tollen’s Reagent 與醛類作用,可得羧酸及金屬銀之沉澱,再藉由銀的生成量推測甲醛的含量,簡稱 Silver Mirror Reaction。另一種是利用亞硫酸鈉與甲醛反應生成氫氧化鈉,再利用鹽酸進行滴定以計算甲醛的含量,簡稱亞硫酸鈉法。最後找出使甲醛被分離出的最佳反應條件,並研究甲醛定量滴定時,最能精確滴定甲醛含量的滴定方法,以及探討各種反應條件對檢測甲醛時可能造成的影響。

大力水手生病了-淺談草酸沉澱

本研究透由一系列的實驗,研究不同的食品、藥品及溫度對草酸鈣沉澱的影響。我們發現鈣的沉澱量大於鎂的沉澱量。豆腐和菠菜的鈣及草酸濃度低於以化學藥品配的鈣及草酸,故以化學藥品配的鈣及草酸,沉澱量較多。加熱至 90℃以上,可以防止草酸與鈣結合形成草酸鈣。

神奇的傑克

如果將正方形的頂點比擬成它的「手」,兩對角線的交點當成它的「心」,則兩個正方形頂點間、中心點間、或頂點與中心點間的線段相連(或重合),就如同「手」或「心」彼此相連。我們將四個正方形的某種特殊組合,稱為「傑克結構」(Jack Structure),它是本研究的圖形主體架構。本文主要探討當傑克「四心相連」,「心手相連」,和「手手相連」,不同連接情況下所連出的四線段,向外作正方形時,連接這些正方形之中心點而成的四邊形,甚至再以此四邊形的四個邊為邊分別向外作正方形,並將四個心相連,這樣一層一層的的不斷擴展下去,推導所連成的每一層四邊形與基準正方形(Reference Square)之間的面積關係,並試圖發現不同連接情況下,同一層四邊形間的面積關係。

聰明的高速公路大啟示—汽車撞擊力和碰撞緩衝功能的變因研究

國內高速公路一條一條的興建完成;發現它的中央分隔島有很大不同的改變。更從網路資料得知,政府不斷的朝“聰明”的高速公路努力情形。其中以驚心動魄的死亡車禍,給我們印象特別深刻,因此決定對如何減低高速公路車禍損失進行研究。首先對汽車撞擊力和碰撞緩衝功能的變因,著手進行研究,我們利用智高組合玩具,設計製作了多種不同車頭 (保險桿)的實驗車,同時利用鋼筋水泥製作了三種不同形狀的護欄,再利用橡皮筋彈力,實地進行汽車碰撞實驗。我們為了驗證汽車之撞擊力及碰撞緩衝功能,利用日常生活中各種物品設計製作出4種測撞器,效果極佳,是值得介紹的創意。最後經過研究得到的結論是:高速公路的護欄、碰撞角度、汽車車頭(保險桿)形狀及車速都是影響汽車碰撞緩衝功能的重要變因,要減低高速公路上車禍造成的損失,一定要重視它。

識破你的「蛙」言巧語

在本篇研究中我們運用現有人類語音處理技術中的能量法與梅爾倒頻譜分析法,發展出了一套利用蛙聲來自動辨識其品種的系統,首先,利用能量法萃取出蛙聲中的音節,然後從音節中計算出梅爾倒頻譜參數 MFCC,利用這些音節之梅爾倒頻譜參數序列建置起台灣地區 32 種蛙類聲音的特徵資料庫。待辨識之蛙聲進入辨識系統後,也可以同樣的方法來處理,取出其各音節的梅爾倒頻譜參數序列後,再透過蛙聲辨識的方法與資料庫比對而得到辨識結果。從程式的實作與辨識能力的測試中得知,我們的方法可以在很短的時間內就獲得辨識的結果,而且可以百分之百地精確辨識出所有的測試蛙聲。

網路高手---長疣馬蛛

本研究在校園中進行觀察、採集,並飼養在人為環境中,藉著親身體驗探究長疣馬蛛的生態。得到以下結論:一、長疣馬蛛屬於節肢動物門、蛛形綱、蜘蛛目、狼蛛科、豹蛛屬,為狼蛛科成員中唯一具有結網能力者。二、長疣馬蛛為游走狩獵型與結網型的過渡物種。牠的織絲器官少了游走狩獵型蜘蛛的步腳毛束卻會游走狩獵;牠沒有結網型蜘蛛的中爪和節狀像手指頭的絲疣卻會結網。三、長疣馬蛛在自然環境中會因草的長度、體型大小而有不同結網面積的差異;在人為環境下若沒有任何物質則不會結網。四、不管獵物的體型大小,蛛網連續被振動會引發長疣馬蛛捕食的行為;長疣馬蛛也會因獵物的種類而有不同的偏好,尤其喜食同翅目的葉蟬。五、長疣馬蛛的蛛絲沒有黏性,藉著綿密的網絲糾纏住獵物;網絲因不同的功能,在張力強度上有所差異。

誰說國中生不知地厚?—從板塊運動探討台灣地區岩石圈的厚度及變化

利用水中的浮體實驗來模擬板塊運動造成岩石圈受擠壓的現象,找出受壓縮岩石圈的長度變化和所造成的厚度延伸量之間的關係式來推估岩石圈厚度;依相關文獻參考實際板塊位移量,推測台灣地區的岩石圈平均厚度約為 170 公里;並依照台灣地區地形來模擬標高不同區域的岩石圈厚度分布。並利用以上模型,證明當山區受到較大的侵蝕作用時,因岩石圈下層受浮力上浮補償了部分的高度,使山區需在較長時間,高度才會變矮。