全國中小學科展

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高中組

利用微量天平測定氣體分子量

國中物理課木中.論及彈性物體在彈性限度內受外力作用發生形變,當外力除去後,由於彈力(即應力)之作用,會恢復原狀,但一般教師及學生皆無法充分了解應力及其作用情況。暑假師大進修,理學院恰有一塵封多年,世銀貸款所採購之反射式偏光彈儀,自己對攝影本有興趣,也有多年的拍攝經驗,講得教授同意,以參與此項實驗,期能經由偏光拍攝、分析、了解物體所受應力的大小及方向。且光測彈性力學目前已是航空工程、機械及土木工程上的一項重要的研究領域,可經由光的特性來觀看結構物體機械產品的強度、瑕疵、變形、外形及表面的磨損,且經由偏光攝得相片之彩色條紋,十分迷人,更吸引我作此實驗之樂趣。

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。

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。

一個也沒漏掉

本文中我們探討一個有趣的數列。這個數列有一個非常特殊的性質:將數列相鄰兩項的前項當分子,後項當分母,所產生的分數數列,恰好會出現所有的正有理數。 這個特殊的性質表示,可以將正有理數按照這個方式作排序,這個排序將完全不同於常見的正有理數排序的方法。 (1). 在正有理數的排序的結構中,我們做出許多有關於此數列的定理。 (2). 用數學歸納法證明此分數數列涵蓋所有正有理數,且每一正有理數只出現過一次。 (3). 將數列分割後,利用試算表製成數列規則表,並整理出快速的方法將數列表達出來。 (4). 將an 數列排成“樹”的模式,可更快速的把正有理數寫下來。 (5). 最後,設計出搜尋正有理數的演算法,解決在分數數列中第n 個正有理數會是多少;以及正有理數會出現在數列中第幾項的問題。

城堡保衛

我們試著尋找所需最小的城堡個數以看守整個a × b× c (a,b,c ? N) 的長方體。在a = b = c 及a = b 的結果,而在a = b > c 與a > b > c 情形下我們得到了上界,其中a = b > c 我們更發明了區塊分割法來快速求解,此外我們運用clique polynomial的x多項式來描述a ×b× c 城堡數刪去的過程中完全圖分佈的變化,直到最後求出clique polynomial只有常數項的解。

真是太過影了

根據投影的定義(地面上方之不透明物體受一垂直地面光線之照射,在地面上的陰影部分的長度或面積)。根據投影的定義,由線和面的投影延伸到立體之投影。我們以各種正多角錐和角柱為例,固定光源方向,分別改變角錐和角柱的控制變因和傾角,其投影面積是否有規律性變化?欲求出一條投影面積與傾斜角度的通式,由最簡易的三角錐、三角柱至繁複的多角錐、多角柱,分別計算其投影面積並傾斜其中心軸,並列出其傾斜角度與投影面積的關係式,從中找出不同角錐與不同角柱的各項關係式的規律。

甩掉地球的油污 -- 機油汙染之復育

機油一直是環境中常見且難以解決的污染問題之一。為了尋找是否有方法能加快清除機油污染,我們搜集數種坊間傳說具有去油污能力的天然物,先將其浸泡於機油中作前處理,再加入自機油污染處分離出具分解機油能力之土壤菌(分別為Gordoniaspp.及Ochrobactrum spp.),藉由測量菌液的O.D 值以推測機油分解菌分解機油的效率。實驗結果顯示,經黃豆渣處理的機油,能使機油分解菌在相同時間內大量繁殖,提高機油分解的速率。另外,我們將分解後的機油淋在剛萌芽的綠豆上,與未經分解的機油比較,發現分解後的機油能降低對綠豆的毒性。因此我們認為在生物復育的過程中,可以先將黃豆渣灑於機油污染處,再加入機油分解菌,以縮短復育的時間並提高分解效率。

親愛的,嫁給我吧

植物吸收亞磷酸(H3PO3)後,可產生植物抗禦素、酚化合物等抗病物質,對疫病 (phytophthora spp.)有可以肉眼觀察的防治效果。我們想要觀察抗病物質是否能在植株內跨組織的流通,為避免結果被亞磷酸的流通影響,設計實驗如下: 將不同品種的葫蘆科植物施用亞磷酸,選出產生抗病物質較多(稱反應較強者:苦瓜 (Momordica charantia)),及較少者(稱反應較弱者:扁蒲(Lagenaria siceraria)),將兩者嫁接,故可排除亞磷酸對反應較弱者之影響。觀察接種疫病後的發病情形,與未嫁接、同種嫁接等進行討論,得知抗病物質在植株間的流通情形。數據分析,發現: (一)苦瓜與扁蒲皆可產生抗病物質及負向影響物質,且苦瓜之抗病物質比例、及扁蒲之負向物質比例較高,且皆可於嫁接植株間流通而互相影響。 (二)亞磷酸之下行性、抗病物質之上行性、負向物質之下行性較佳。

混合物的相平衡

這次的實驗,主要是探討兩成分系統氣相、液相的平衡。實驗時以甲酸(HOOH)─水(H2O)微系統成份,在一大氣壓下,測量溶液的沸點和氣液相的組成,描繪並整理結果,以對共沸點有初步了解。

穿越網格愛上你.

在平面上,行數為 n 列數為m(表成n ×m )的長方形網格中若有一由單位長水平或垂直線段連接所有相鄰格子點的折線,同時不重複經過任一格子點,這樣的折線稱之為n ×m網格中的漢彌頓路徑,簡稱路徑。 我們研究了當m = 4,5時,在n ×m網格中,所有從左下角(1,1)出發,右下角(n,1)結束的路徑總數T(n,m)以及從左上角(1,m)出發,右下角(n,1)結束的路徑總數U(n,m)。在過程中我們也計算了n×3、n×4的網格中由左下角出發,左上角結束的路徑,分別以M(n,3), M(n,4)表示總數。 我們得到下列的結果: