全國中小學科展

高中組

絕緣電阻絕緣耐壓測試器

1.為便利測試絕緣物總之耐壓程度2.為便利測試絕緣物值之絕緣性能。

壓力與水共舞

利用喝完的汽水瓶及打氣筒等簡單儀器,取代用水銀做波以耳定律實驗的方式來測量氣壓的大小。液體因氣壓及液壓的推動使水噴出,由所學的水平拋射推得液體噴出速度,修正空氣阻力等因素後,以白努利方程式可以測量封閉式汽水瓶容器內部的氣體壓力。而我們依此種方式測得1大氣壓力約為9.2×104~1.25×105N/㎡,誤差約3.7%~23.4%,同時也証明真實氣體並非遵守波以耳定律。

浮空幻覺DIY

3D擬真投影是現在多媒體展現的新趨勢,本研究結合了高中所學的木工、程式設計、單晶片微處理器等、繪圖軟體等知能來探索佩珀爾幻象的原理,透過單面型幻象展示箱及播放軟體、三面型幻象展示箱及播放軟體、展示影片的製作及拍攝裝置等三項實作,使得浮空幻覺得以呈現。 我們的作品能夠從正面、左側以及右側同時看見且更加真實的呈現。展示箱中透明反射層的材質,我們嘗試過玻璃、壓克力、PVC、半鏡面玻璃及PET聚酯膠膜等,經比較後發現透明的PVC薄板有較佳的效果。光線調控方式則是在箱內貼滿黑色絨布吸收多餘外界光線,背後加裝LED燈提供穩定背景光源。至於展示的影片,我們使用3D軟體繪製與實物拍攝兩種方式。

電電看就知道

酸鹼滴定(6)由於指示劑(5)變色判定不易,且反應速率(5)及沉澱滴定(1)並也是以肉眼判定實驗結果,因此不易判定當量點,但三項試驗皆會牽涉電解質(2)溶液中離子的變化,所以本研究欲利用導電度判定當量點及反應速率級數。 本次的研究的實驗分成兩大部分,第一部分為討論電解質水溶液中影響導電度的因素。由實驗結果得知,電解質溶液的導電度大致上符合歐姆定律(3),而且測量導電度時,必須避免極化程度以及電解作用的干擾,所以要除了必須將輸出電壓控制在2 ~ 3V,也需固定以下變因:(一) 通電時間 (二)反應溫度 (三)電極距離 (四)電極表面積。且由實驗結果可得到 CH3COOH(aq)之平衡常數(7),在0.02M 時為1.94×10−5,其誤差值為6.11%。 第二部分則是進行酸鹼、沉澱滴定,結果顯示以此方法判定當量點誤差值均在4%以下。並以導電度測定溶液濃度與反應速率之關係(5) , 由結果可得到 之反應速率定律式為,與預測之實驗結果一致。由此可知由導電度進行有關電解質溶液的實驗是一準確可行的方式,並可應用於其他電解質溶液的化學反應。

我要彈得又高又遠—蕨類孢子傳播機制之探討

我們針對孢子囊開啟及環帶形狀的改變探討孢子囊構造與孢子傳播機制。結果顯示孢子囊上唇細胞與環帶的設計是傳播機制的關鍵構造。唇細胞是啟動孢子彈射的指揮。成熟度已足夠,唇細胞也可等待時機,直到含水量降低才釋放孢子。具備環帶且附加唇細胞開關的孢子囊是優秀的投石機裝置,當唇細胞開啟,不僅讓環帶蓄積因膨壓改變所造成的彈性張力,也啟動精巧的環帶通道閘門。此時孢子就像上了威力滿載的投石機,在環帶協助下被彈射得又高又遠。沒有環帶構造的孢子囊沒有彈射的機制;僅有環帶沒有唇細胞的孢子囊不具環帶通道,無法將環帶的拋射動作做最大的發揮,拋射孢子效果居次。位於環帶內能加強彈射效果的環帶通道是第一次被提出,值得進一步探討。

它抓不住我-鐵片磁化的探討與研究

磁鐵會將磁性物質吸引到兩極磁力最強處,這是我們熟悉的模式,然而在實驗中我們卻發現了不同的現象:鐵片會被吸引至磁鐵側邊而非一般所認為的磁鐵的中央。因此自製了磁力測量計探討此現象,結果發現鐵片與磁鐵之間吸引力不單會受到磁場影響,還會因為鐵片不同的放置方向而有截然不同的受力結果。因此構想了一連串的實驗深入的探討鐵片磁化與磁場的關聯。實驗中看到單一薄鐵片之NS極殘磁無法分佈於上下兩面,但當鐵片增厚鐵片磁化方式又符合我們所熟悉的模式:距離磁鐵較近的一端會產生異相吸。我們從這實驗得知磁化非課本所教NS極會順著磁力線走,而是一種金屬內部相斥力和外加磁場所達成的平衡。

聲音頻率與其方向之關聯性

前陣子家中音響故障,要購入新的高級喇叭。為了更加發揮新音響的特性,特別請音響店老闆來家中擺設及校正。放置時,老闆特別強調:「高音喇叭擺設的方向要面向欣賞者,這樣子才會有好的效果;而低音喇叭就不一定要如此,因對人或不對人放置並不會對欣賞放果造成太大的影響。」追問原因何在,老闆表示‘「這是我和同好多年的心得,也談不上如何解釋。」因而對此主題產生了研究之興趣。

光鮮外表下的神秘面紗-探討草莓果實生長及其生殖

草莓是一種奇特的植物,與一般人所認知的「果實由子房發育」有所不同,實為花托膨大而來,即聚合果,然而佈滿果實外表上的點點為瘦果。本作品主要針對草苺果實的生長及生殖做主軸,進而延伸出許多實驗來逐一驗證我們所發現、疑惑的!除了最基本的觀察,草莓果實由授粉後至果實成熟其外觀的變化外,並結合生物切片技術,來了解內部花托膨大、維管束與澱粉分布的情形;瘦果生長階段的內部構造,比較幼年瘦果與成熟瘦果的異同。創新的是結合化學與物理,以影響種子萌發之因素來設計:將浸泡過熱水、不同濃度的酸鹼溶液及經過低溫處理的瘦果來做培養,利用匍匐莖無性生殖之外的方式,培育下一代!

連續整數的n階完美平分

本研究屬於整數分組的問題,我們所找到的相關文獻有「第49屆全國科展國中組-誰最數配」以及「第44屆全國科展高中組-談整數分組問題」,研究內容都是以次方來分別討論1k,2k,3k …,Nk的分組方式。而我們的研究則是把重心放在如何能找出同時滿足k =1,2,…,n的平分兩組的方式,我們稱為n階完美平分。所謂連續整數的n階完美平分是指『將連續整數分成2組,並且滿足①2組數量相等②2組數字的k次方的總和相等,其中k = 1,2,…,n』。研究過程中,我們透過矩陣來紀錄分組的歷程後完成了底下的結果 1. 找出了連續N個整數的1階完美平分的方法與相關的限制。 2. 找出了連續N個整數的2階完美平分的方法與相關的限制。 3. 找出了連續N個整數的3階完美平分的方法與相關的限制。 4. 找出了連續(2n × k)個整數的n階完美平分;其中n ≧4 ; k ≧ 2。

平行光反射後形成焦線的研究

學校的教材中都只提到凹面鏡有焦點,但都沒有提到何種凹面鏡才會匯聚於焦點。但經過本研究後,我們發現其實光射入很多曲面後,除了拋物線外,並不會匯聚在一個焦點而是會匯聚成一條焦線。本研究藉由數學計算來推導出平行光射入幾種中不同的二次曲線後,形成的焦線之參數式。之後再藉由電腦繪出焦線的圖形,並加以討論。最後,將之前的推導出的二次曲線的焦線,加以推廣,討論若平行光射入由該二次曲線垂直堆疊所形成的曲柱面後,會匯聚成怎麼樣的曲面。