全國中小學科展

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高中組

「記憶中的好味道」—以提示訓練果蠅之記憶能力

果蠅是常見的實驗生物,且近來有許多證據指出,果蠅可記憶懲罰與附加的線索,具有一定的學習記憶能力。我們的實驗利用果蠅喜好的氣味作為誘因,透過附加的提示進行訓練,使果蠅將氣味與附加提示加以連結,產生記憶。而結果顯示,果蠅對色光有所偏好,我們選用非偏好的顏色作為提示,訓練果蠅將提示與偏好的柳橙汁氣味加以連結;除顏色外,我們亦運用漆包線通電製造磁場,以磁場作為另一種提示。而驗收結果顯示,果蠅確實可以記憶提示與柳橙汁氣味的關連性,密集訓練後,超過半數果蠅在沒有氣味誘因下仍選擇有提示的一方,表示果蠅已將該提示與喜好之氣味加以連結。結果顯示,不僅有懲罰能做為學習記憶的訓練方式,適當運用喜好之事物亦可有效促使果蠅產生學習記憶。

杯子與茶壺的對話

以自行裝設的簡易實驗器材來觀察液體流出圓口容器口時之狀態,並針對其壁流現象和液體流量、濃度及容器口之間的關係加以討論。

身披黑色盔甲的獨角獸

獨角仙(Allomyrina dithotomus)與犀角金龜Oryctes rhinoceros(Linnaeus)是台灣中低海拔地區常見的大型植食性金龜。兩種甲蟲的成蟲在枯腐的堆肥中產卵,幼蟲吃其中的腐植質,經一齡、二齡、三齡後便化蛹,蛹再羽化成成蟲。兩種甲蟲以雄蟲多雌蟲少的比例飼養,雌蟲的平均生殖力最高,幼蟲養於深度超過10公分的天然腐植土或太空包腐植土中,並保持腐植土濕度為3(土壤濕度計測量),幼蟲存活率、化蛹率及羽化成功率皆很高,新一代的體型也很大;若比較兩種甲蟲隻之飼養難易度,犀角金龜比獨角仙更容易飼養。所以,依以上方法就能簡單、便利又成功的飼養繁殖獨角仙及犀角金龜。

相異電路組合數的探討

有一個電路網絡,其中含有N 個相同的電路元件,因為每個電路元件皆是相同的,所以會使得兩個電路網絡不相等的唯一原因,僅在於元件的排列和組合方式。一個電路元件有兩端點可以與其它的元件串聯或並聯。 其中所串聯的數個元件,是可以改變串聯的次序是不影響該電路網絡的運作的,改變並聯次序時亦同。因此若兩個電路網絡A, B,A 可以由調換串聯或並聯次序後跟B 相等,則稱此兩個電路網絡是等價的;不等價的電路網絡,稱為相異的。 本文最後給出了一個方法以求得:給n 個相同的電路元件,可以造出幾種相異的電路網絡的個數。 最後推得:有n 個電路元件的相異電路網絡個數,n=1 時為1;當n>1 時為2an,其中數列{an }的遞迴關係為:

多面體之外接球

研究各多面體在哪些條件下才會有外接球。我們探討出以下三種類型:一、不需要檢驗法的,某些多面體是全部皆有外接球,如:四面體、圓錐、類圓錐(請參考:肆、研究過程中的定義)、圓柱。二、有些是有兩種檢驗法,檢驗它是否有外接球,二種檢驗法,只須取其中一個檢驗即可,因為一個成立,另一個也就成立,只須選擇較易檢驗的即可,此種的有:a-類三角柱(請參考:肆、研究過程中的定義)、a-六面體。三、還有一類是我們目前只找出一種檢驗法的,如:b-類三角柱(請參考:肆、研究過程中的定義)、類圓柱、b-六面體、四角錐。以上的檢驗法,在數學上是屬於充分且必要的,若不滿足任一檢驗法,此多面體即沒有外接球。

甲基藍之光催化分解動力學研究

在實驗中,我們利用光催化分解有機污染物,並探討其中的反應速率。以紫外光、氧氣及觸媒-二氧化鈦,對甲基藍進行一連串的光催化反應,並設計了四種變因,分別探討反應時間、甲基藍初濃度、二氧化鈦表面積和紫外光波長對反應速率的影響。最後再利用分光光度儀,測量反應後的吸收度,用比爾定律換算出反應後甲基藍的濃度,進行實驗的討論分析。 \r 由實驗得知,隨著反應時間的增加,甲基藍的濃度逐漸減少,但反應的速率卻也逐漸減緩。若反應物的濃度增加,造成碰撞的頻率增加,導致反應速率亦增加。因此反應為非勻相催化,甲基藍需吸附於光觸媒表面較容易進行光催化反應,因此觸媒表面積大小會影響光催化反應速率。若照射光子能量超越能帶差,光粒子數增加,反應速率亦會增加。 \r 綜合實驗結果及數據,因而推導出甲基藍的反應速率定律式: \r r = k [ MB ]0.15~0.30(ATiO2)1.7~1.9

太陽黑子的研究─繼續研究的成果

本社學長上學年度提出太陽黑子的研究,參加全國第二十五屆科學展覽,榮獲高中學生組第一名,並獲得為參加世界第三十七屆科技展覽候補作品,經評審教授級學校老師指導繼續研究觀測,今年再度提出繼續研究成果,請行家指教。

當我們撞在一起-液體碰撞

我們利用不同速率液滴撞擊液面,發現液柱彈起的力量來源可能為液體的壓力或表面張力;並且測量液滴進入液面下的深度和彈起的水柱高度,由實驗結果發現入射速率越快,其能量損耗百分比越小。另外我們做了固體間碰撞實驗來與液體間碰撞做比較,發現其能量損失百分比比液體間碰撞來的小。

裏海怪物之謎-地面效應

本實驗係架設風洞製造穩氣流,將平板和機翼模型置於風洞前,改變其攻角,並調整移動地面來觀察兩模型在風扇開啟前後於電子秤所顯示出的數值變化,再算出所受升力,以探討「地面效應(Ground effect)」發生的高度,並且和無地面效應時之升力比較。 實驗發現,在靠近地面時,機翼及平板模型升力皆增大,平板及機翼模型發生地面效應的高度相近,而且在機翼攻角愈小,愈接近地面時,相對升力就愈大。 另一方面,實驗結果也表明:在地面效應發生的情況下,平板模型所受升力,會超過無地面效應時的機翼模型,顯示出地面效應驚人的效果,未來若能應用於日常的交通工具上,便可提高能源使用的效益,而達到節能的目的。

竹炭的製備與竹碳水

本研究以孟宗竹、苦竹及麻竹三種竹材,經微觀實驗得知350℃(一次碳化)前脫出物以水及竹醋液為主,由滴定試驗測得一次碳化之竹炭水pH=7.69 小於市售竹炭水(pH=8.30)\r ;因BET(54.7㎡/g) 較小,使每克竹炭除氯量僅有0.001克 ,且焰色試驗不明顯,故進行二次碳化750℃(1)。麻竹含水率低(14.3%) 但結構鬆散(0.22g/cm3)\r ;苦竹雖結構緻密(0.43g/cm3) 但含水率高(30.1%) ,兩者體積收縮率大(25.13%及23.11%) ,皆不適合燒製竹炭;孟宗竹含水率較低(10.7%)\r 、體積收縮率小(19.29%) 、結構緻密(0.42g/cm3) ,可得較佳之竹炭。由焰色試驗及原子吸收光譜測試結果證實竹炭水中含有Ca2+、Na+、K+ 等離子,但Ca2+與Na+顏色相近,因此先以Na2C2O4\r 使Ca2+沉澱,再進行焰色試驗以確定Ca2+存在。由HCl 滴定試驗得知二次碳化之竹炭水pH=9.60且BET為195.2㎡/g,使得除氯量較大(0.021克),因此得知竹炭不但可放出鹼性鹽類,也可吸附Cl-,使pH值上升;由一次及二次碳化後之竹炭外表長寬變化推知,一次碳化屬纖維間空隙,表面積較小;二次碳化屬纖維內斷裂,表面積較大,這可由表面積\r 測試結果(54.7㎡/g,195.2㎡/g) 得到驗證。