全國中小學科展

高中組

電動式可調扭矩扳手

(一)隨車附屬之輪胎螺帽拆卸套筒扳手操作費力。\r (二)操作時常因人而異,可能太鬆或太緊。\r (三)不能隨需要的不同調整扭矩。

金門西南濱海地區待霄花〈OenotheradrumnodiiHook〉的族群分布與型態適應之觀察

待宵花(Oenothera drumnondii Hook)屬於柳葉菜科(Onagraceae)、月見草屬(Oenothera)的植物,原產於北美洲,是金門的「歸化植物」。本項研究自 90 年 6 月至 91 年 5 月,就金門西南濱海地區待宵花族群分布及變化、生長環境與其形態上的適應進行調查。發現待宵花生長在海濱沙丘,其主要族群分布地有六處,以湖下海堤內的族群最大。族群密度在六月達最高峰,而在十二月時最小。4?8 月是待宵花盛開的月份,而 12?2 月則極少開花。待宵花對海濱沙地的生長環境適應性很強,經觀察發現它們以其植物體多種特殊的形態與構造生長在乾旱的沙地上,在金門海濱沙地少有植物可與它們競爭。

一段愛與堆疊的故事

「n 階圓塔」為平面上以n 個圓為底層的堆疊圖形,例如:為3 階圓塔之全部圖形。本科展內容旨在研究平面中,用硬幣堆疊n 階圓塔的圖形種類與個數。我們找到了一種有系統的圖形分類法,使得各類圖形互斥而不重複。利用此分類法,我們推導且證明出n 階圓塔圖形總類數的遞迴式,並發現此遞迴數列與卡塔蘭數Cn2n/(n+1)的遞迴關係相吻合。接著找出其中硬幣兩兩相連時,所能堆疊的圖形數,發現並證明與圖形總個數為2 的倍數所能堆疊的圖形數相同。最後,觀察圖形總個數為3 的倍數、4 的倍數……,發現硬幣總個數為X 的倍數時,圖形種類數的遞迴式。

流速與口徑之相關性及邊界之比較

曾看過沙漏中沙子有卡住的情形,這時我們通常要拍一拍沙漏才能使它繼續滑落;但水流過漏斗時卻毫無卡住的跡象,於是令我們想到流體對於流過的口徑,是否應有一定的比例,才不會有阻塞的現象?而在相對於流體顆粒的方面——材質,是否也有這樣影響流動的因素存在?\r 另外,工業上所用的水管常因堵塞而發生危險,所以工廠經常使用極大的水管,無疑地,愈大口徑愈不容易堵住,但使用大水管成本較高,因而我們想要知道能否找出既節省材料,又不會阻塞的情況。\r 在實驗當中,我們在流體的末端發現到類似彎月狀的形狀出現,我們對於「彎月形」的形狀做了如拋物線、雙曲線或凹折線等的假設;對此我們也嘗試找出:流體在各個界面條件之下,與所產生的「彎月形」幾何圖形性質(如拋物線、雙曲線的曲率大小或直線的斜率大小)之間是否有無線性關係存在。以上的假設,或許能讓我們更清楚的了解,「彎月形」的出現,與我們討論的開口大小、邊界性質是否也有互相影響的因素存在?\r

雷霆萬菌-不同脈衝頻率之高壓電場抑菌能力探討

因此本研究希望能探討不同的高壓脈衝條件下,抑菌的情形並推論抑菌機制。本研究中,我們成功建置可調頻高壓脈衝產生器,將110V電壓轉換至7742V並能夠輸出直流電與10ms、20ms、30ms、40ms四種周期的直流脈衝。本研究分析菌落數並探討不同電場與脈衝抑菌效果。本研究雙因子變異數分析結果顯示,直流脈衝頻率對抑菌效果的影響大於電場強度。另外,單因子變異數分析直流電與不同頻率直流脈衝頻率抑菌效果顯示,持續給與直流電的抑菌效果遠較給與不同頻率直流脈衝效果好,藉此推論本高壓脈衝裝置的抑菌原理也許是藉由抑制細胞膜透來達成。未來期盼能藉此發展具有簡單、成本低廉、耗能小、保鮮效果好、不會留餘毒、不會造成二次污染等優點的抑菌裝置。

多功能游標卡尺

上機工實驗課,在錐度檢驗與測量時,感到現有量具不能滿足工作上之需求。(一)錐度乃機械加工中常見之機件,而其測量方式卻頗為繁複,測量時無法即時明確表示誤差,平板上測量之精度並不高(如圖一),且費時不經濟。(二)螺紋亦為工業上常用之機件,但對其節徑的測量頗為不便且有誤差,使用三線法測量時,需相當經驗或有人協助才得完成測量,若使用三線組合規(如圖二)因價格昂貴,而顯得不經濟。鑒於目前各種測量方法之不便,促使作者對錐度等測量方法作深入的研究,期能發展出迅速、簡便的測量工具,俾利於機械工業的發展與提升檢驗品質之水準。

打火英雄

科學教育月刊第77 期所刊載的第十七屆亞太數學競試試題中有一個有趣的問題:「在一個n×n 正方形棋盤中,某點起火而擴散,欲撲滅著火點且一次只能撲滅一點,最有效防止火勢擴散方法為何?」本研究即是由此延伸,著重在擴散之後所產生起火點總數,以及撲滅的可行性、順序與如何獲得最大安全區域等問題,並嘗試改變棋盤形狀與擴散條件。

生命的曲線

芹菜葉柄切片,非洲鳳仙花果實進行自力散佈種子的爆破,變態莖形成捲鬚均有捲曲現象。這些看起來似乎不相干的現象,其實都和細胞及組織型態構造改變所造成的物理現象有關。從芹菜葉柄縱切薄片捲曲的探討中我們得知---薄壁組織吸水,經由增大膨壓,使細胞延長,並產生足夠的力量將維管束拉長。當維管束被拉長超過極限,維管束彈性縮回造成薄片的捲曲。非洲鳳仙花蒴果的爆破機制---當果實成熟時,果瓣外層細胞有縱向增長的趨勢,果瓣內層的維管束不易增長,被動的被外層細胞拉長,內外側之間暫時維持張力的平衡,而保持果實的型態;當受外力改變平衡狀態或維管束的回復力夠大時,外側膨脹伸長(膨壓改變造成細胞變形)加上內側維管束的彈性縮回,使果瓣捲曲並產生彈力將種子彈出。龍鬚菜捲鬚的機制---變態莖內厚角組織和維管束分布在特定部位,維管束的收縮和兩側細胞延長程度的差異,造成扭曲的物理力量,進而形成捲鬚;變態莖頂點生長組織的存在與否並不影響捲曲,證明生長激素並非捲鬚的必要因素,捲鬚並非典型的向觸性。

搶救愛鎂大作戰-蔓性馬纓丹缺鎂症之研究

為了解決校園植物-蔓性馬纓丹的葉片黃化問題,本研究係以校園中蔓性馬纓丹為材料,觀察次要元素-鎂缺乏所引起的症狀。依照高職二年級栽培環境上冊課程的缺乏礦物元素內容,利用砂耕的方式,觀察缺鎂症的發生。實驗結果顯示,蔓性馬纓丹僅需H&A 養液標準配方1/4 濃度的鎂即可避免葉片黃化因缺鎂所引起的,參試植株經培養培養1 星期後葉片陸續轉黃色,以下、中位葉最明顯。頂梢生長的長度以添加全量鎂最長,為根群發育也最旺盛,完全不添加鎂的植株其頂梢生長最弱,根系產生褐化。本實驗證之結果得知目視診斷的準確性,植物缺乏礦元素,可先查檢索表初步判斷後,再佐養液證實之,之後以葉面噴施補充,進而解決問題。

頭尾變變變

問題一:將某數的末一位數字移到整個數字的最左邊一位,所得之新數為原數的兩倍,則原數為何?問題二:承上題,若將倍數擴展到3 至9倍,則原數為何?問題三:假設原數為k +1 位數,若將末2位、3位、4位……k 位數移到最左邊,所得之新數是原數的2至9倍,則原數為何?問題四:問題一、二、三之反向思考與討論。將某數的首一位數字移到整個數的最右邊一位,所得之新數為原數的兩倍,則原數為何?若將倍數擴展到3 至9倍,則原數為何?假設原數為k +1 位數,若將首2位、3位、4位……k 位數移到最右邊,所得之新數是原數的2至9倍,則原數為何?設計 Excel、Visual Basic 程式,將數值輸入,即得答案。