全國中小學科展

高中組

冷熱交鋒-冷熱空氣混合界面觀察

在這次作品中,我們研究了雷雨前的徵兆,我們對雷雨的發生條件,縮小範圍研究。並設計一系列的實驗來觀察溫差對交界處風速、風向的影響,並測量溫差與風速的相對關係,且深入探討交界處不同高度之溫度變化。結果顯示冷熱空氣交界處,溫度、風速、風向都有顯著變化;冷空氣區高處,因為受到熱空氣上升與冷空氣下沉的影響,因此溫度變化量比低處大;熱空氣區低處,溫度變化量比高處大;溫差與風速成正向關係。

小型化高功能伴唱擴音機之研究

我和我的同學都很喜愛唱歌,常常到家中有卡拉 OK 音響的同學家中練唱。心想若自己也能擁有一套高級的音響系統該有多好,可惜這個希望受到下列幾個事實的限制,必須一一加以克服: l.我己有一套床頭音響,沒有理由要求家人再添設備。 2.我的臥房很小,增加器材須考慮其體積大小及擺設位置。 3.一般市售卡拉OK的音質距高級音響實在有一段距離。 因此決定開發出一套小型化高功能的伴唱機。

峰迴路轉。喜相逢

下課時,許多人會在走廊上行走。如果只是想往某間教室的同學,會有特定的行走方向;倘若純粹散步、突然想起有東西忘了拿或另有他事,則會有折返的情形。觀察之餘可發現,不同的走動方式會有不同的相遇方式和相遇機率。由於狹窄的走廊若忽略之間的幾間教室,可視作一條一維的直線通道,則兩人相遇的情形可以分為:1.兩人皆不停走動 或 2.一人停下綁鞋帶時另一人不停走動,即為只有一人走動而相遇的情形。本文在建立一個機率模型來討論兩人相遇的方法數。於是假設數線上有相距d單位的A,B兩人,每次移動分別朝左右其中一個方向移動n,m單位,在文章中我們求出了兩人恰在第t次移動時相遇的方法數,因此也解決了一開始的機率問題。

惡水之龍一生物指標與溪流污染之研究

隨著人類文明的進步,環境污染日趨嚴重。而環境污染中除了空氣污染外,河川溪流的污染;亦漸受重視。故我們選擇了離校較近的三峽大豹溪(下游又稱三峽溪),研究其沿岸的露營區、烤肉區、遊樂區、住宅區、垃圾場、工廠及農田等,對該溪流的污染情形,做更進一步的探討。而污染情形的測定,除了利用理化儀器之外,最主要的是利用一些水棲生物來當做污染指標,進而推廣之。以下就是我們一系列的探討與研究:

魚V.S色

透過以下的實驗,我們可以由數據以及曲線圖的結果清楚地知道——魚真的可以確切分辨顏色,並清楚分辨任何一種顏色。實驗一中,我們所準備的事前工作,是為了讓魚快點適應新環境。在實驗二中,根據觀察魚進入正確顏色管子的過程,魚的眼睛雖無法像人一樣分辨多種顏色,卻是可以分辨顏色。而在實驗三中,利用大小不同的五隻魚証明前面實驗三的成功。經過實驗一實驗二和實驗三共一百六十八天,在我們焚膏繼晷、不眠不休、夙夜匪懈的努力下,我們證實了魚在訓練後,可以分辨紅、黃、綠、藍、紫五色。

從等邊三角形到等腰三角形-Van Schooten定理的推廣

在平面上給一個正△ABC,若P為△ABC外接圓上的點,則三線段 中,最長為較短兩段之和,這個性質稱為van Schooten 定理,可以視為托勒密定理的一個推論。我們將正△ABC的條件改為等腰三角形,研究在此條件下,使van Schooten 定理成立時P點的軌跡問題。在本文中,利用解析法,我們找出P點的軌跡圖形Γ。我們對於圖形Γ上的一些特別點的尺規作圖感到興趣,也得到一些有意思的結果;藉由研究這些特別點的尺規作圖,我們發現軌跡圖形Γ的一個性質,敘述如下:設 AB=AC,G是△ABC的重心,G’是G關於BC直線的對稱點,若D是直線BC上的任一點,若P、Q兩點在AD直線上且滿足 PA=PB+PC、QA=QB+QC ,且H是PQ 中點,則有G'H⊥PQ的性質。此外,我們也利用尺規作圖作出上述P、Q兩點。

酸鹼反應誘發之中空微球釋放一氧化氮用於克服細菌抗藥性問題之研究

 抗藥性細菌的感染是日漸普遍的問題,常造成臨床上治療的困難。一氧化氮帶有不配對的電子,為具有高氧化活性的分子。本實驗希望直接藉由一氧化氮的氧化力殺死細菌,克服細菌抗藥性問題。人體組織受到細菌感染後,發炎組織環境呈現弱酸性。藉由此項特性,我們設計一能區分發炎與健康組織的酸鹼反應中空微球系統,以有效治療抗藥性細菌感染的問題。我們利用微流道系統製備以PLGA為球殼的中空微球結構;中空微球內部裝載DETA NONOate。經實驗發現,此一載體系統處於發炎酸性環境下,DETA NONOate會與氫離子反應產生一氧化氮撐破球殼並釋出,有效殺死抗藥性細菌;而在健康中性環境下,一氧化氮無法有效釋出,因此可以減低一氧化氮對健康組織的傷害及克服抗藥性問題。

正多邊形的幻影

對多邊形每一邊長作相同的分割比,連接這些分割點,或將原多邊形的頂點與分割點相連,亦可圍成一多邊形,此多邊形與原多邊形是否相似?這是值得研究的一個問題。我們發現將一多邊形作m:n之分割,除了少數情形與原多邊形相似外,大部分的情形都無法與原多邊形相似。只有正多邊形的情形一定可以得到與原多邊形相似的多邊形。除此之外,我們對正多邊形之分割點與原正多邊形頂點所圍出來的正多邊形頂點、 、C、的軌跡也將有所探討。 \r 我們把連接分割點所得的正多邊形稱為第一型態正多邊形,把原正多邊形的頂點與次一邊上的分割點相連,所圍出來的正多邊形稱為第二型態正多邊形,把正多邊形的頂點與再次一邊上的分割點相連,所為出來的正多邊形稱為第三型態正多邊形。接下來的討論分為四部份。A部分我們要討論,第一型態的正多邊形,B部分我們要討論第二型態的正多邊形,C部分我們要討論第二型態正多邊形頂點的軌跡,D部分我們要討論第三型態正多邊形的軌跡,而最後E部分我們要對此問題作一個結論及討論。 \r

大的變大,小的變小?

有一次,老師在課堂上演示一個有趣的科學實驗。內容是:一個大汽球連接一個小汽球,中間以一個閥當開關。老師要我們猜「氣閥打開後,汽球大小的變化如何」幾乎所有的同學都一致認為大的變小,小的變大,最後將會一樣大。結果呢?老師開關一打開,大家都楞了一下,結果竟然是「大的變大, 小的變小」。這表示小汽球壓力大,大汽球壓力小,氣體由小汽球流向大汽球。但矛盾來了,小汽球變得更小,豈不是壓力變得更大,而大汽球變得更大, 壓力將會更小,那壓力又如何會達致平衡呢?因此,我們決定好好的研究這個問題,以解決矛盾。

浸「泡」在「葉」裡

本實驗主要探討葉面對氣流的影響,實驗一採集多種不同葉子,裁成1cm寬垂直插入泡膜,以「流場可視性」–流動泡膜取代氣流,觀察其邊界層分離距離,並與塑膠、砂紙相同規格比較,分析各種葉子對擾流的關係。發現有分離程度差異,猜測表皮毛為影響葉子周圍流場的因素。為了得知表皮毛對流場互動行為,在實驗二中,將模擬的表皮毛模型放入風洞裡,以紅墨水及線香來標記氣流,發現模擬表皮毛的原子筆間,若距離取得適當,則受到得阻力較小。實驗一為二維流場的肥皂膜,便於記錄數據,實驗二為三維流場的風洞,以得知流場在表皮毛間互動情形。綜合以上,表皮毛的密度在一定數值時,能達到穩定氣流的效果,未來將應用在流體力學或航太等相關科技上。