全國中小學科展

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高中組

增感在天文上之效用

天文攝影向來是忠實的天文記錄者,它不但記錄了近數年來天文景象,近年來人類更經由它發現前所未知的宇宙奧秘,今日眾多經由大文攝影而發現新星體的事例即可證明天文攝影對大文學的貢獻實不可磨滅。 但是自從電波望遠鏡採用及 H . S . T 進人地球軌道後,天文攝影慢慢地轉變為有錢人家比較儀器優劣的話題,如何使業餘級的設備發揮最大功能,達到每個觀測者皆可成為天文記錄者?這正是我所探討的主題。

由人工智慧的DNA序列分析-探討拖鞋蘭的親緣關係之可行性研究

本文籍由人工智慧理論中的模糊理論方法,設計出一套對DNA序列的分類方式,並做生物數值理論分析,再以雜交過後的拖鞋蘭當作樣本,進行生物試驗檢定。 在此我們以不同原生種的拖鞋蘭分別作為學習樣本,再以雜交之後的雜交種拖鞋蘭來檢視,是否我們的方法具有實際臨床實驗的正確性及價值,本方法主要以人工智慧中的模糊理論來進行,將所有胺基酸序列進行分類,在量化分析之前必須先將電泳儀分析出非ATCG的字元做前置處理,然後利用歐式距離,來對雜交種的胺基酸資料進行檢核,發現可以分辨出相互的親緣關係,驗證了有效提高植物DNA種屬鑑定分類的正確性。

生活行為造成胃潰瘍的研究

寵物的口腔能成功培養出人類幽門螺旋桿菌。感染比例高低:貓>狗>鳥>馬>雞。活性高低:狗>貓>馬>鳥>雞。貓的幽門螺旋桿菌會造成胃上皮細胞數量大量減少,狗的幽門螺旋桿菌會造成胃上皮細胞貼附性下降,細胞容易懸浮而造成死亡。不同人種的感染比例,由高到低:阿美族>客家人>閩南人>外省人>滿州人。阿美族口腔中感染胃幽門螺旋桿菌的比例高達48%。不同性別與口腔感染率沒有正相關。飲用益生菌與單寧酸飲料能有效抑制胃幽門螺旋桿菌的生長。口腔樣本中幽門螺旋桿菌的活性均大於糞便樣本。顯示口腔為一適合幽門螺旋桿菌存活的環境。所有篩檢出口腔中有幽門螺旋桿菌的患者,均飼養寵物。我們推論:人類胃潰瘍的高盛行率的重要原因來自於寵物傳播模式。

躲什麼—探討蜉蝣的棲所

溪流中蜉蝣常棲息在石頭下方,隨意撿起上游的石頭,不難發現蜉蝣的蹤跡,石頭對蜉蝣似乎是有利的,牠可能利用石頭遮蔽光線、躲避天敵、狹縫來抵抗水流、或取石上的生物為食;所以針對這些可能因素設計了相關實驗加以證明。根據實驗的結果發現,蜉蝣有負趨光性及粗糙偏好性,同時也發現蜉蝣生存於石頭下的可能原因,如石下的狹縫的確有為蜉蝣遮蔽光線、抵抗水流的功能;狹縫應也有助於牠躲避體型較大的天敵如魚類;至於取得食物,則不是其躲在石下狹縫的主要因素。而在實驗中,我們觀察到牠由稚蟲轉變為成蟲的過程及特長的尾毛,均該有特殊生理意義,這些都是將來可以繼續深入研究的方向。

定周長包含定點所圍三角形最大面積之理論研究

坊間的一些數學書籍中皆曾提及「定周長」問題的敘述,引起我們對該問題的注意與興趣,因此想嘗試將條件予以限制,增加包含定點的規定,於是我們便開始著手研究第一主題。

“稜”波微步

以衝擊波中會出現的馬赫角的概念為基礎,利用雙水槽與單一軌道設計一簡便實驗方法量測液體表面波波速,並利用此裝置來探討不同變因,例如溫度、黏度等對波速的影響。

糖炒栗子之動力學研究

本研究是以成核模式以及收縮球體模式圖(6)來說明糖炒栗子在粗、細砂中熟化的過程,經由孔隙度之測試,知粗砂孔隙度為 0.398,細砂孔隙度為 0.283,因此在細砂中炒時,由於細砂的孔隙度較小,砂子較能完全包覆在栗子的表面,使栗子受熱平均,所以栗子熟的情形是以一圈一圈的方式,由外向內熟透(收縮球體模式),而在粗砂中炒的栗子,由於粗砂的孔隙度較大,砂子無法完全的包覆在栗子的周圍,而造成栗子受熱不平均的情況,所以此時栗子是以熱點的方式由外向內蔓延而熟(成核模式)。兩組實驗得到的數據畫成圖表和成核模式以及收縮球體模式圖的曲線很類似。但是因為栗子本身不為正圓形,為了更明確說明這兩種模式,所以用馬鈴薯削成圓形代替栗子進行對照實驗,將這些數據繪成圖表加以比較,我們發現用圓形馬鈴薯之實驗結果和成核模式及收縮球體模式的曲線更為相似,所以由此可推知,此模型的確可以說明栗子熟化的過程。除此之外,經由我們測量粗、細砂的溫度及傳熱速率得知,雖然粗砂的溫度及傳熱速率均較細砂高,但粗砂的熟率較細砂慢,因此我們可以斷定栗子熟化速率之決定步驟是栗子外殼到果仁的熱傳導。

國王的海巿蜃樓

當豔陽高照時,走在柏油路面上,觀察遠方柏油路面上的人、車的景物,經常會因為空氣的折射,而晃動地十分厲害,就好像我們觀察火爐上方的影像一般。甚者,遠方的柏油路面偶爾會出現類似積水的現象,積水中甚至會出現人、車的倒影,但此時的柏油路面不僅沒有積水,更是熱得發燙。由於我們總是在炎熱的天氣中,看見柏油路面上的假積水現象及倒影,因此多數的人均認為,柏油路面上的假積水現象及倒影僅會出現於溫度高的白天。而主要的成因,是因為空氣層之間的溫差不同,使得遠處射向柏油路面的光,不斷地折射,在接近地面時發生全反射,而產生倒影。許多書本皆認為此現象和沙漠中幻影的成因相同,皆可稱為「海市蜃樓」。南一版的基礎物理課本寫道:「遠處物體所發出的光線,經過空氣層間的折射和底層的反射後,不是沿直線進入我們的眼睛,而是如圖中所示的曲線,使我們以為是從路面下的倒影所發出。」但我們觀察發現,地面與上層空氣的溫差,並非柏油路面上假積水現象及倒影出現的必要條件;反而和入射光的角度、路面的平坦程度及路面的性質有關。因此我們認為假積水現象及倒影主要的成因是「柏油路面的單向反射」而非「空氣的折射與全反射」。我們提出了粗糙面在入射光的入射角接近90度時,可發生單向反射的模型。在雲嘉區科展中,我們提出了兩個現象來說明假積水現象及倒影主要的成因是「柏油路面的單向反射」而非「空氣的折射與全反射」。一、在強風中(飛砂石亂走),假積水區及倒影仍存在。二、夜晚地面已和氣溫相同時,強光源亦可出現倒影等等。但評審老師認為,我們所持的僅是間接證據,況且,我們可能發現了柏油路面上產生倒影的另一個機制,但並不能駁斥在豔陽高照時,會因為折射和全反射造成倒影的可能性。我們在區賽後再接再厲,終以改變地面性質使積水現象消失,駁斥「因為折射和全反射造成柏油路面假積水現象和倒影」的傳統論述。揭穿了這個「國王的海市蜃樓」。

銀晶體之研究

在化學實驗六 〞 銅與硝酸銀溶液之變化 〞 中提到銅片與硝酸銀溶液發生反應,銅片表面會析出光亮針狀的銀晶體,但當同學們做這實驗,將銅片投入硝酸銀溶液中,銅片表面迅速生成一層黑色物質,繼續再生成灰色泥狀(或海棉狀)的物質,就是有針狀銀晶髒也不很明顯,又平常我們看到鍍銀之金屬片或銀片卻是銀白色,不成晶體狀,到底這些不同顏色、形狀的物質是什麼?都是銀嗎?怎樣才能得到光亮針狀的銀晶體?怎樣才能得到銀白色的鍍銀層?這些問題一直困擾著我們,翻閱各鍾課本也皆無交待,因此引起我們探討的興趣與研究動機。

Microspheres (塑膠載體)對酸鹼值的敏感性

隨著製藥工業之發展及生活品質之提升,高療效及低副作用之藥物劑型已成為消費者主要的訴求,藥物控制釋放技術提供從事製藥技術開發研究者新的領域,包括在適當的時間、適當的藥量釋放,而不致在其輸送過程中產生不必要的支外反應;此外,一般藥劑在使用後常因快速的代謝而達到藥效極限,如欲維持較長時效必須多次使用,麻煩費時又不經濟。因此,發展出克服上述缺點的技術為制放技術,藉此而可達到延長藥程,降低副作用及增強藥效之目的,本實驗欲研發一高分子載體來應用於控制釋放過程。各式材料目前已逐漸受到重視,又以蛋白質及塑膠材料,由於其良好的生物相容性質及生物可分解性,更為受到重視。 近年來,利用手術疏通血管的病患人數節節升高,但是手術疏通後,血管再次堵塞的人也不在少數,如果能用控制溶解速度的載體承載藥物,將之存放在心臟週邊的靜脈壁中,適時釋放出適量藥物,延緩脂肪沉澱,則疏通血管手術的效果可大幅提高。