全國中小學科展

高中組

繃緊的神奇封閉曲線!

從此次的科展中,您將看到不同於以往圓及橢圓的作圖法,以及由新的作圖法衍生出一套有系統可推廣的數學架構,並能應用到實際生活上,例如:安全系統、防護罩、遠距傳聲。

防颱最前線-颱風在台東的劇烈降雨分析與應用

為減低颱風災害,及避免莫拉克颱風造成兩名員警在太麻里殉職悲劇再發生,本文嘗試以氣候統計,並統整颱風預報的數值法、類比法等,來建立台東縣颱風防災應變決策作業程序。分析近十年颱風資料後,我們發現,除颱風本身外,地形效應、西南氣流、或引進的南方雲系也會帶來較大降雨。尤其是路徑3的颱風(穿越台灣中部地區) 常為大武地區帶來較大降雨,如:莫拉克颱風高達1216.0毫米。將氣候統計分析所得,應用在防災應變決策作業上,我們認為,可依數值預報路徑,就本研究所知可能出現劇烈降雨區域進行警戒守視(氣候法及類比法應用),再利用衛星及雷達即時資訊修訂警戒區域,以爭取應變前置作業時間,避免在風雨中進行疏散安置,降低救災困難及風險。

層層有序

沉澱於液體底部的溶質擴散後,在鉛直面上會呈現濃度不均的現象。本研究利用雷射光折射後的偏移量特性,來觀察溶液經擴散後濃度對高度的關係。我們觀察30天內六種溶質在不同擴散條件的濃度分布。實驗結果顯示:(1)不同溶質間存在著類似的擴散模式;(2)擴散模式劃分為兩類。為探討上述兩種擴散模式,我們修正擴散理論並用以比對實驗結果,發現公式中溶質的擴散係數亦分為有無離子團兩類,有離子團的溶質擴散係數較小,無離子團的溶質擴散係數較大。因此我們進而提出分群理論,以解釋為何擴散係數分兩種。最後,為了得到更長時間的濃度分佈情形,我們利用擴散理論的推論結果和實驗測得的擴散係數做數值模擬,得到千萬年以後的濃度分佈,並發現其最終態為波茲曼分佈。

膜擬,行凍,創鋅─自製半透膜代替鹽橋之果凍化新型鋅銅電池

因具有鹽橋的鋅銅電池實驗上有電路較長、實驗成果較不明顯、資源浪費等問題,本研究探討各類取代方式以改進上述問題,以有鹽橋的鋅銅電池為對照組,實驗以各類半透膜(蛋膜、腸膜、硫酸紙、濾紙、玻璃紙、餐巾紙、不織布)取代鹽橋及果凍化電解液的電流電壓之變化;同時,也研究電極間距離、截面積,並討論果凍截面積對電池的影響。 本研究發現透過膠化效應能夠將濾紙變為硫酸紙,而硫酸紙結構改變,比濾紙有較佳實驗成果。在半透膜實驗上,發現腸膜、蛋膜及硫酸紙有離子交換通道,能使離子交換,除此之外,將電解液果凍化,可做為攜帶型的鋅銅電池,最後,可由半透膜及果凍化電解液取代鹽橋,具有更好的實驗結果,在教學展示能夠更為方便。

金沙高陽路地區水獺的活動地點與行為調查

自 92 年 1 月 21 日至 3 月 9 日期間,在金門島金沙鎮高陽路地區及光前溪間八個連貫的七個池塘,進行水獺活動地點與行為調查,根據發現的糞便、毛、食餘、腳印等結果顯示金沙高陽路沿線之水池仍有水獺族群之活動,並且根據水獺在每個水池出現的時間及頻率發現水獺在人為干擾較少的地方,活動較頻繁。

就是那個光─小氮氮現形記

常在雜誌上看到有關恆星光譜的文章,對於他們利用光譜儀將遙不可及的星辰化為一道色彩繽紛的光譜,我們感到無比的好奇與極大的興趣。而我們想要知道的是;能不能用光譜的技術,觀察生活周遭的大氣。於是我們便試著藉由自製的光譜儀,了解空氣中的汙染氣體之一 ──二氫化氮的濃度與光譜的關係,以及光譜儀在日常生活中的應用。

點分天下

簡單的說,我們是要在三角形、四邊形或凸多邊形的內部找一點P,使得P 連接到各邊上給定的點後,即可等分面積。概念如下圖: 不過由於多邊形難度較高,因此我們從三角形或四邊形開始。而邊上找的點則先由中點開始。

黑暗的活動指標

本研究從最基本的天文觀測著手,記觻每日太陽黑子變化,藉由同一黑子群在太陽表面移動嘗試計算出太陽自轉運動週期,並探討太陽表面差動自轉的情形,亦即自轉週期隨緯度的增加是否有逐漸增加的趨勢。結果顯示太陽各緯度的自轉週期並非為一定值,其速度隨緯度的增而增加,從4 度22 度會合周期由27.1 天增加至27.8 天,證實較差自轉的現象。此外,紀錄結果顯示太陽輻射通量的變化隨太陽表面黑子群數而改變,黑子相對數增加時,當日的太陽輻射通量值與日珥、閃焰活動亦會增強,呈現高度正相關。因此,我們推論太陽黑子數量的多寡能反映太陽大氣活動情形,可以作為太陽活動的標誌。

密視事件---探討澤蛙蝌蚪之密度效應與視覺感受機制

「在擁擠的族群裡頭,生物體必須競爭有限的資源以及空間」,這種族群密度過高導致對成長、發育、生育率、死亡率的影響通稱為「密度效應」。然而密度效應其表面下的過程及機制是我們所不知道的,於是我們設計一系列的實驗來探討密度影響澤蛙蝌蚪的感受及反應機制。結果發現澤蛙蝌蚪在食物充足的情況下,密度愈高其成長率愈慢。若放入鏡子來使蝌蚪所見到的個體數量加倍,蝌蚪的成長也會變慢,其成長率就像是密度增加一倍的時候一樣。如果在水中添加壓力激素,發現會使蝌蚪的成長率會如密度變高的時候一樣明顯減緩。本研究顯示澤蛙蝌蚪在面臨族群密度增加的壓力時,會以視覺當作感受機制,並可能是壓力激素在體內的濃度增加,使蝌蚪產生相對的生理反應,為因應環境的改變將能量重新分配而導致生長減緩。

幾丁聚醣膜的生物感測器及電化分析方法之探討

本實驗的目的,就是希望利用幾丁聚醣穩定的性質,把過氧化氫?用1,5─戊二醛交聯在幾丁聚醣膜上,將自由基的前身─過氧化物(本實驗使用過氧化氫)在分解過程中造成的電位隨時間的改變速率,以米氏方程式(Michaelis-Mentent Equation)求得交聯在幾丁膜上之過氧化氫?的活性,將可針對各種過氧化物個別濃度作鑑定,以應用於各種較複雜及濃度較低的環境檢測上。而最後得出在沒有除去氧氣的影響下,其偵測的靈敏度可達約0.000863M/mV(即濃度每改變0.000863M可得1mV電位差)。