高中組

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。

我們主要是探討在不同曲面上的三角形的心投影到平面上的對應情形，將內容分成四個部分。第一部分，我們探討平面上的三角形四心：重心G、垂心H、外心O、內心I投影到另一平面的對應情形。四心中只有G具有不變性，而H、O、I在某些情況下才具有不變性。第二部分，我們將之推廣，探討球面三角形的四心投影到平面的對應情形。其中，又分成正平面(平行於三角形的平面)與斜平面(不平行於三角形的平面)來討論，四心在正平面皆具有不變性，但在斜平面中皆須在某些情形下才具有不變性。第三部分，我們再推廣到圓柱三角形的情形，並且建立了一種模式，試著找在圓柱上的三角形四心。第四部分，我們試著研究三角形的某一頂點沿著一條直線變動時，四心的變動與投影的四心的變動的軌跡，是什麼樣的圖形。

金門地區自開放觀光已來，湖泊水域受到了很重的汙染，由於金門地區並無大型工業，故污染最重者即是湖伯的優養化，因此，我們針對金門地區較大的淡水域，做優養化程度的調查，並希望因此能引起一些污染問題的重視。

我們以聲頻分析儀測量對木材的振動頻率，首先探討木材置放於不同溫度時的頻率變化，找出使木材振動頻率達穩定的最佳條件，並探究其原因。其次，藉由測量不同長、寬、厚度木材的振動頻率，歸納出木材振動頻率與其長、寬、厚度的關係方程式，由此關係方程式，發展出製造標準音高木條的流程。接著，我們以分貝儀測量木材的振動響度，探討木條在不同支撐位置的響度變化，找出有最大響度的支撐位置。另外，我們以氣柱共鳴法，探討不同振動頻率木條的共鳴管長度，並找出影響共鳴管長度的因素。最後，綜合我們的研究成果，完成一具高準確、響度足夠的木製打擊樂器。

台灣四周環海，多變的地形更有助於霧的生成，使得我們很容易見到霧的朦朧之美；然而我們發現近年來起霧次數似乎逐漸減少，為了探討此現象，於是我們選定桃園、清泉崗、嘉義、花蓮四個空軍機場，採用自民國 60~89 年的觀測資料，探討各地區影響起霧變化的相關因素。結果顯示，位於東部的花蓮機場甚少起霧，而位於西部的三個機場起霧頻率較東部高出許多，且受輻射冷卻作用影響，大都於清晨 6、7 時最容易成霧。綜觀西部各機場自民國 75 年以後起霧頻率確實有明顯下降，探討其因素，我們發現年平均氣溫逐年升高對其影響甚大；另外，清泉崗及嘉義兩機場近年來起霧頻率迅速下降，除了氣溫逐年升高的原因外，懸浮微粒的減少亦可能是一個重要的關鍵。

鎖的設計方式種類繁多，有機械鎖、磁性鎖、電子鎖、指紋鎖等方式，一般傳統的機械鎖容易被撬開，而電子式的密碼鎖則可以利用嚐試錯誤的方式來破解，傳統上的鎖較少利用光學方式來設計製作。物理老師在上課時有提過全像光學鎖的設計，它是利用雷射的干涉現象來製作的鎖，運用光的二元隨機相位來編碼，就很難被破解。學校物理課程有上過幾何光學，光線具有反射與折射的性質，因此我們想設計一個利用光學控制的鎖，初步的構想是利用光敏電阻來感測光的存在，利用一個圓柱型的導光壓克力棒，在圓棒上的特定位置上加工有刻痕孔洞，由於光線在圓棒內傳導時，有全反射的現象，當光線射到加工刻痕時，因為入射角度關係，光線會經由刻痕透出，再經光敏電阻感應後透過邏輯電路計算達到開鎖的功能。我們先設計光敏電阻感應光線的實驗裝置，了解光線經由不同位置孔洞洩漏出來的程度，及可能互相干擾的情況，最後根據實驗的結果，修改光敏電阻的排列方式，並搭配邏輯電路的設計製作，完成一組光學感應鎖。

FeCl3、Na2EDTA及K3Fe(CN)6的混合液照光後會發生光化學反應，使鐵離子轉變為亞鐵離子，並進一步與赤血鹽反應變為藍色，未照光則無反應。進行實驗時將待測溶液裝入分光光度計測量管中，並以人工光源照射，實驗結果最為穩定。此反應在波長較短的紫外光照射下，速率較快。在酸性環境中，無法發生；在鹼性環境中，pH值越大，反應速率越快。實驗時Na2EDTA的濃度與反應速率無關，但會對顏色造成明顯的影響。除此之外，當鉗合劑為硫代硫酸納、草酸鈉及葉綠素時，溶液顏色變化快速；當鉗合劑為亞硫酸鈉、溴化鈉、酒石酸、甘胺酸、碳酸鈉時，變色速率較慢；而當鉗合劑為氯化鈉、乙二胺時，氯化鈉的混合液經過很長一段時間後才變為藍色，而乙二胺的混合液幾乎沒有什麼變化。

腳踏車是一種非常環保的交通工具，因此我們從環保觀點著手研究，利用人力很方便能產生的動能，再利用動能轉換成電能發電。 本研究分成機械結構及電路迴路兩大部分。機械結構有自行設計的 ： 1. 不用下車的自主發電機構。 2. 回收煞車時的制動能量輔助發電機構。 均利用繩索的張力傳導力量，並利用槓桿原理對發電機（或稱磨電燈）施力，使其碰到車輪而轉動發電，同時利用彈簧回彈歸位。至於電路部份有簡單的整流、濾波、穩壓以保護電路，還有可以把能量儲存的充電電池。使得腳踏車也具有主動照明、警示的LED 燈，避免一些意外的發生，以保護騎士的安全。 同時實驗了施力大小對發電機轉速的影響、以及煞車輔助制動能力的大小、了解到能量不滅定律。並且實驗行車速度與發電的電壓、電流的關係，以及充放電實驗用以了解電池蓄電的效果。依據實驗結果反覆的驗證，改進機械結構與電路系統，以提高系統之效率與實用性。

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。

此次實驗的大綱流程分成三項，分別為 NP gene 的合成並做限制?切割；Tri-system vector的培養並做限制?切割以及兩者的 Ligase反應並在勝任細胞中大量合成已將 NP gene 轉殖入 Tri-system vector 的新質體。◎ NP gene： 1.設計R primer，利用PCR合成沒有Stop Codons的NP gene 2.跑膠確認並做膠純化步驟 3.用PstΙ切NP gene 4.跑膠確認並做膠純化步驟 5.即可得到NP gene-PstΙ◎Tri-system vector ： 1.用PstΙ切Tri-system vector 2.加入CIP防止vector自身ligase 3.跑膠確認並做膠純化步驟 4.即可得到Tri-system-PstΙ ◎Ligase反應： 1.將NP-PstΙ和Tri-system-PstΙ進行ligase反應 2將ligase後的質體DNA進行Chloroform純化 3.可使用自己製備的Competent Cell，或是利用商業用Competent Cell(XL-1-blue)使質體大量複製 4.挑起plate上有長出的一個菌落，用加有Amp的LB培養液培養 5.進行抽質體 6.用PstΙ做限制?切割 7.跑膠確認即可知Ligase反應有無成功