全國中小學科展

高中組

RRID停車場管理輔助裝置

本專題係主要利用無線射頻辨識系統(RadioFrequencyIdentification)之特性來達到停車管理與認證之目的。此種非接觸式感應裝置是目前市場上之潮流,雖只有一張小卡片,卻結合了方便與認證之自動化停車管理機制。當車主進場停車前,將卡片貼近讀卡機,隨即可辨識是否為本車場認可之車輛。一但通過認證將自動開啟停車柵門給予車輛合法駛入,否則停車柵門將不予開啟。此輔助裝置之特點在於合法車輛之車主可自行持卡感應進入,一但停車日期停效,車場柵門將不予開啟,車主將無法進場停車。有別於傳統以搖控器開啟柵門之方式,傳統方式之缺點在於無法辨識此車是否為本停車場所認可之車輛,也無法自動控管讓車輛僅在有效期內進場停車,徒增車場管理上之安全漏洞與不便。

袋裏乾坤-亞弗加厥定律的應用

一、 本實驗最大特點在於使同一個實驗模式,從事三個不同的研究,分別是雙氧水分解反應的研究;金屬克當量的測定;及分子量的測定。二、 在本研究使用三種不同催化劑,以 PbO 存在下的活化能最低,Fe存在下的活化能最高,實驗結果顯示雙氧水的分解,以非勻相催化劑的效果較佳。三、 經本研究發現,雙氧水把 Fe氧化成 Fe,再由 Fe催化未反應的雙氧水。此結果與教科書上所言不同,我們感到這是個有趣的發現。四、 本研究所改進的金屬克當量實驗,操作上更方便容易且能快速的得到實驗數據,而實驗誤差也都在 2%以下,故不失為一個準確的實驗方法。五、 本研究所應用的分子量測定實驗,不需精稱反應物的用量,方法非常方便。

替地球蓋條被—水氣、二氧化碳與氣溫之關係

我們從小就知道全球暖化的罪魁禍首是二氧化碳; 但現在知道讓大氣升溫的氣體有二氧化碳、水氣、甲烷等,所以這次便以二氧化碳和水蒸氣為主,探討這二種常見的氣體在溫室效應中所扮演的角色。除此之外,我們想明瞭因為氣溫升高所起的氣候變遷、生態平衡等交互作用。

閃光攝影簡諧運動求證儀

在物理課中,我們學習到簡諧運動是一種變加速運動,而變加速度運動甚難求出其任意位置之物理量。因此,老師提到「取一週期振幅與簡諧運動相同之參考圓之投影即代表此簡諧運動」。對此我們除了從課本理論中吸取觀念外,並希望得一實驗之驗證,以達科學求真求實的精神。於是我們設計下面的儀器和實驗。

兵來將擋─鐵砲百合(Lilium longiflorum)柱頭分泌物防止異種雜交之機制

本研究欲探討異種植物在授粉作用時防止雜交的機制。我們選定鐵砲百合柱頭分泌物及劍蘭花粉作為實驗探討之對象。研究結果顯示:鐵砲百合柱頭分泌物對劍蘭花粉之萌發有明顯的抑制作用,當溫度超過50℃將會破壞柱頭分泌物對花粉萌發之抑制作用。而以不同孔徑分子篩(Microcon)離心柱頭分泌物之實驗結果顯示:柱頭分泌物中,抑制劍蘭花粉萌發的物質其分子量介於30-50kDa 之間。接著,以Trypsin 作用柱頭分泌物,發現處理過後的柱頭分泌物對劍蘭花粉的抑制效果明顯降低,表示此抑制物質會被蛋白?所分解。綜合以上結論,再經SDS-PAGE 電泳的結果確認:鐵砲百合柱頭分泌物中,抑制劍蘭花粉萌發的物質為一種蛋白質,其分子量約在45kDa 左右,且該種抑制蛋白的活性在溫度50℃-55℃會被破壞。將此種蛋白質做蛋白質定序,結果顯示:此種蛋白質為一種Peroxidase。

燈的效率

在能源缺乏的今日,電力公司加強宣導說"節約用電,請用日光燈"。但日光燈和電燈泡的效率差別究竟如何呢?在高中物理課本中,我們赫然發現了一句話"100 瓦特的燈泡,在可見光範圍內發射之功率為其總功率的l % "原來電燈泡發光的效率竟是這麼小,換句話說輸入 100焦耳之電能,只有 1 焦耳用來發出可見光,其他的都浪費了,而這引發了我們探討"燈的效率”問題。

三度空間的單向─白鼠學習行為

本校科學館十四個月以前購進三對白鼠,經過積極培育飼養,以繁殖了一百多隻。目前數目正不斷增長中,除了長期觀察白鼠的哺乳及繁殖增減情形外,為了使本校白鼠能在學術界有所貢獻,更精心設計了水平方向旋轉及垂直方向旋轉的二組裝置。且將懷孕的白鼠分三組,第一組裝於水平方向旋轉器中,第二組裝置於垂直方向旋轉器中生活,上二組為實驗組,另一組為對照組不旋轉。此乃使實驗的白鼠能由懷孕開始,便在定向的環境中生長。等出生後,從來只知朝一定的方向行進,它的天生機能是否會因而受到影響呢?它在進入三度空間的世界堿O否仍然能調適適應呢?特就在此局限的環境中成長的白鼠來說,以後它是否還可發展為具有正常適應能力的成熟白鼠呢?

線蟲老化之研究

為了了解老化基因daf-16造成的過氧化氫累積,以及核仁調控基因ncl-1造成的代謝速率加快這兩者彼此之間的關聯,我們取用由國外取得的daf-16突變株線蟲和實驗室取得N2野生株線蟲,並利用RNAi技術阻斷其ncl-1基因,觀察他們的核仁形成、生長週期以及壽命。 在實驗A的核仁比較結果中,我們可看出不論在daf-16有沒有表現的情況下,一旦ncl-1被阻斷,核仁都會提早出現。在實驗B探討這兩個基因對線蟲壽命的結果發現,N2野生株線蟲的壽命最長,而daf-16與ncl-1雙突變的線蟲壽命最短,表示在此二基因同時不表現的情況下,明顯地縮減了線蟲的生命。且daf-16 或ncl-1任一基因不表現則壽命略為減少,這顯示出單一的突變使線蟲的壽命約呈等差下降,此兩基因對線蟲壽命的影響似乎具有加成性。

波動的模擬

高三時,物理課探討了有關波動的概念,對於某些現象,只能靠靜態的圖解,再加上豐富的想像力來理解;對較複雜的現象,更是有如瞎子摸象一般。熟悉電腦的我們於是想到,何不利用電腦來模擬波動,不但可以將理論與實際相互證明,也許還能造福困惑的芸芸學子們呢?

大樓結構聽診器?-利用震波來監控大樓結構改變之方法

本科展計畫是想發展出新的監控大樓結構改變之方法,目前階段是先用模擬建築物來觀測,我們將模擬建築物置入水浴槽中,將水浴槽模擬震源發震,來檢測模擬建築在各事件及各樓層之波形,將得之波形數值化,並用數學相關係數來分析結果。結果可分為三部分:一、同一事件中,樓層越高,其波形振幅有被放大之效應,且在各事件中各樓層間的相關係數幾乎是很高度相關。二、由各樓層中破壞前與破壞後事件互相比較時,皆顯示為很低度相關,因而反向推論,當前後事件波形改變,可能建築物的結構已改變。三、是否能用各樓層破壞前與破壞後波形振幅有放大效應,來判斷破裂面所在位置,是未來延伸方向。