全國中小學科展

高中組

擺線一滾動圓面上定點的軌跡研究

以前曾經玩過一種可繪製曲線圖形的玩具,它包含幾個在邊緣滿是鋸齒的小圓形板,以及一個圓周內刻滿鋸齒的大圓形板,用法是將小圓板沿大圓板繞著轉,便可以畫出各式各樣的曲線。當時只覺得那些圖形變化多端,然而在和同學一起研究後,卻發現了很大的學問,這些都是在申述討論前意想不到的。

孟氏定理與西瓦定理在多邊形中的推廣

本文主要在探討幾何中的兩個重要結果—三角形中的『孟氏定理』與『西瓦定理』推廣到平面上任意的『凸 邊形』與『凹 邊形』的相對應結果,甚至於我可以將『凸凹 邊形』換成『 條直線』,我發現亦可以得到類似的結果。在完成平面上的圖形推廣之後,我也試著思考其在立體空間中是否也有類似的推論,很幸運地也發現有類似平面多邊形的結果,目前已完成空間中任意『 個頂點多面體』的『孟氏共面定理』,此外,我也證明了空間中任意四面體的『西瓦共點定理』,同時以實例驗證空間中的『西瓦共點定理』在四角錐中的形式。

太陽系外行星 HD 189733 b 和 HD 209458 b 光度測量與分析

搜尋太陽系外行星(extra-solar planet;exoplanet)是當今天文學家最重要的計畫之ㄧ;其中,當系外行經過其主星碟面時,會造成光度略微下降,稱之為凌日現象(transit)。本研究利用鹿林天文台 SLT(Sne Little Telescope)望遠鏡來拍攝兩顆已知的系外行星 HD在經過影像修正與資料分析後,作出凌日光變曲線圖,分析判斷後,HD 189733 看到一個剛開始發生和一個完整的凌日現象,分別由 B 濾鏡和 R 濾鏡拍攝;而 HD 209458 則看到兩個剛開始發生,三個要結束的凌日現象,分別由 B 濾鏡、R 濾鏡和 Hα 濾鏡拍攝。本研究成功得到完整的 HD 189733 光變曲線圖,並推得其基本參數,包括:行星半徑為 1.242 個木星半徑、軌道傾角為 88.94 度及軌道半徑為 0.03115 天文單位。

防蝕專家 - 聚苯胺

聚苯胺導電高分子的發展蓬勃迅速, 其應用也愈趨廣泛, 金屬防蝕為其可能應用之一。台灣四面環海, 工業發達, 造成金屬腐蝕損害嚴重。本文為探討聚苯胺導電高分子在鐵系金屬防蝕上之應用, 針對以下各點進行研究:( 1.) 探討導電高分子聚苯胺性質與合成方法( 2.) 探討聚苯胺導電原理( 3.)測試不同腐蝕條件下聚苯胺的防蝕效果( 4.)探討聚苯胺防蝕原理( 5.)各種氧化還原態聚苯胺防蝕效果之比較。實驗結果顯示塗布聚苯胺與未塗布聚苯胺之鐵系金屬( 生鐵、不鏽鋼、鍍鋅鐵)在3﹪ 氯化鈉、0.5M鹽酸、1M 鹽酸鹽酸溶液中之腐蝕狀況, 以鹼式中間氧化態聚苯胺( Emeraldinebase)最具防蝕效果。聚苯胺防蝕機構包含阻隔防護、腐蝕抑制劑、陽極保護、惰性化、形成保護性氧化物薄膜、阻礙離子擴散速率、電化學介面遷移等機構。\r 英文摘要:\r The development and application of the conducting polymer polyaniline is getting prosperous and popular. One of the applications is corrosion protection. Because Taiwan is surrounded by sea and the pollution of industry is more and more serious than before, the damage of corrosion is greater and should be properly controlled. In this paper, the authors attempted to study the effect of the corrosion protection of polyaniline in ferrous metal. This study could be divided into four parts: (1) the study of the property and synthesis methods for the conducting polymer polyaniline, (2) the conduction theory of the polymer polyaniline, (3) The corrosion protection effects of the polymer polyaniline under different corrosion situations, (4) the corrosion protection theory of the polymer polyaniline, and (5) the comparison of the corrosion protection effects of various polymer polyanilines. According to the experimental results, the Emeraldine-based polyaniline gets the best corrosion protection effect. The mechanism of corrosion protection may be the result of the following ones: barrier protection, corrosion inhibitor, anode protection, innobeling, chemical active layer, inhibition of diffusion rate, and the shift of electrochemical interface.

雙人式的網路通訊研析--編碼即時通訊程序

說到編碼無非就是要有規則,但又要亂,且不能太亂,本研究既要保密又要兼顧簡單容易使用,故將要素分透過網路傳送與非透過網路傳送兩種,以達保密效果,簡略說明編碼方式,在此是利用文字組成文句的特性(是訊息而非密碼)及時間的特性(時間是有規則的動態的)進行編碼,儘管很快被超級電腦破解,但電腦非人腦無法了解訊息涵義,需靠人去理解,故被破解的速度一定不快。本研究的精神在於研發兩個人的網路通訊軟體,非目前的通訊軟體的多人式網路通訊,為防止交談中的訊息輕易被他人得知,所以加入資料加密(資料編碼)的功能,以及淺談網路安全與資料加密(資料編碼)的概念,參考書本和網站上的教學草創軟體,說明本研究的精神。

渾身是勁─以廢電池改裝為高功率的鋅銅電池

由於實驗課本的鋅銅電池裝置,輸出功率不及一毫瓦特,以致不具實用性。在歷屆中小學科展中,已有不少改良鋅銅電池的作品,但仍不具有實用性。而且仍有許多可能影響電池電流的變因未經探討,因此引發我們進一步研究的動機。由於市售乾電池已具有鋅極,所以我們希望能回收廢電池,將其改裝為功率與市售乾電池相當的鋅銅電池。

一『探』究竟

小磁鐵掉入垂直立好的中空金屬管中之後,下墜的時間遠大於在空氣中自由落下的時間,這現象並不陌生。本文以冷次定律(Len’s law)、法拉第電磁感應定律(Faraday’s law of induction)為依據,定性說明小磁鐵在中空金屬管中很快達到終端速度 vf ,即為『等速度』運動之外,還推導證明:小磁鐵的終端速度的大小vf 與小磁鐵的質量m 成正比、與小磁鐵的磁偶極矩M 的平方成反比、與金屬管半徑a 的四次方成正比、與金屬管的電阻率ρ 成正比、與金屬管的內外半徑之間的截面積A 成反比,即,此為本文的最大貢獻。 本文還設計實驗,實際量得小磁鐵在中空金屬管中的終端速度 vf 確為等速度之外,還與真正理論值相比較,驗證理論推導的正確性。

探討碘化銀在乙醇水溶液中的沉澱速率

在本實驗中,我們利用不同的溶液以及混合液的方式,來減緩沉澱速率,原先我們使用重量分析,看濾紙沉澱量多寡,來比較沉澱速率的快慢,但因濾紙過濾太耗時,且誤差值也大,而且實驗並不是在同一個系統下完成,因為無法證明在相同時間內,兩支試管所產生的沉澱量相同,發現之後我們便製一暗盒,使用紅外線筆照射光敏電阻,而此物質對光的接受程度十分敏感,可以用來探討沉澱量的多寡,對於產生誤差的機率及次數都會明顯減少,所以就可以確定在同一時間內,不同的溶液中,電阻值有無明顯變化,這樣便可以知道在不同的溶液時,沉澱量的多寡。根據實驗所得的數據,便可證明其沉澱速率有無減少。

壓縮空氣動力引擎(車)

我們做出一部只吃空氣就能動的車子,使用壓縮空氣來取代燃油,推動活塞,使引擎運轉。 壓縮的空氣系統就如同一個超大型電池,能儲存綠能及廢棄能,太陽能、風力、車輛的制動力、振動力、工業鍋爐廢氣能皆能轉換成壓縮空氣並儲存能量。早期氣壓動力機多應用在礦坑、化學工廠等易產生爆炸的場所,以取代電氣馬達。我們研發了壓縮空氣為動力的引擎,讓壓縮空氣使用在交通工具上,因為,壓縮空氣引擎幾乎不產生熱能,作動過程非但沒有廢氣的污染,且排出的氣體是低於大氣溫度5~20℃的冰冷氣體,可引導至車廂內代替空調,直接排出亦可以降低大氣溫度,壓縮空氣動力車可說是一種極具環保概念的作品。

電腦立體圖像的原理

目前計算機科學極為發達,並且微電腦的普及使得接觸這方面的人不再侷限於少數。在電腦的運用中,圖形的處理最為人們注目,炳且在CAD的技術上亦佔有重要的地位。如何在螢幕上顯現立體的圖像在電腦繪圖中是一個富趣味與挑戰的題目。故在此提出和大家切磋。