全國中小學科展

高中組

醣化學研究-有機合成木通苯乙醇苷A類似物

近期,新聞提及醣類可以抑制癌症,以及擁有其他醫療效用,醣化學話題因而盛行。 「那些可以抑制癌症的糖是像我們平常說的葡萄糖嗎?」、「既然不是,那它的結構又是怎樣的呢?」、「那麼複雜的結構是怎麼合成出來的呀?」等,許許多多的問題使我們抱著好奇心,開始進行醣化學研究。 進入了醣化學領域,大多研究都是各種類似物的合成、探討與比較。因而我們開啟了「有機合成木通苯乙醇苷A類似物」的研究,進而希望能為醫療做出一些貢獻。

太陽把都市變涼了!太陽能煙囪排熱裝置

本研究在製作一個太陽能裝置,該裝置能直接轉換太陽能成為使建築物冬暖夏涼的能源,再以科學方法探討該裝置的實際效能與可行性。 本研究裝置為煙囪結構,利用暖室效應來充分轉換太陽能,使其在煙囪內部產生高熱,在煙囪內造成一股氣流,該氣流經由裝置導引,可冷卻建築的外牆,因而可使室內溫度下降。 本研究裝置在夏天能降低室內溫度,亦能大幅改善空調效能,在冬天關閉第一層與第三層的通風口,本研究裝置會形成暖室結構,使室內溫度上升,故本研究裝置確實可在不消耗能源的情況下使建築物達成冬暖夏涼的目標,在不必損失生活的舒適度下做到節能減碳,如此可降低推廣節能減碳的阻力,若能大力推廣必能大量減少電力的使用,是否建核四便不是問題。

渦流+小翼=?

本研究主要是探討翼端小翼對飛機飛行的影響,翼端小翼在現在不少的飛機上都有這種設計,假設小翼可以阻止飛機機翼末端的氣流上旋,進而增加升力與推力,讓飛機能提高飛行時的效率,為了驗證這個假設,因此製作了簡易風洞對小翼的升力進行定性和定量的探討。本研究首先由平板機翼與克拉克 y型翼在相同攻角、展翼面積不同下各所產的升力差異,進一步藉其升力的差異情形,探討其差翼原因,接著就其差異原因設計小翼以使克拉克 y 型翼的升力提高,最後則探討翼端小翼的形狀與升力的關係,藉以歸納出那一種形狀的小翼是較佳提高升力的小翼。本研究乃在自製的風洞下進行實測實驗研究,實測所得數據並繪以折線圖進行研究比對,最後驗證所得的結論頗具參考價值。

一兩「壓」克力!

為了了解被揉皺的鋁箔紙團的抵抗能力,我們使用了二、三維的擠壓實驗。實驗分成兩種型態,一種是對單一平面作擠壓的動作,另一則是以對三維表面作擠壓。經過實驗,我們可觀測到其外力和鋁箔紙團體積變化的存在著函數關係,並且其中指數的部分是與鋁箔紙的厚度無關,有鑑於此,我們猜想鋁箔紙團的自身抵抗力應該是個相當突出、明顯的現象。最後,我們求出以下的數據並分析:一、單一平面擠壓:(一)各種大小的鋁箔紙在各種大小施力面的體積變化(二)探討不同形狀的施力面所造成的體積變化二、三維表面擠壓:(三)定壓下長時間對鋁箔紙球紙球半徑的影響(四)各種層數鋁箔紙樣本在各種力、壓力下的體積變化

簡單運動的深入探討—這也是彈性碰撞?

參考書上的一題:「質量 M 之光滑半球碗以等速度在光滑水平面上運動,今將一質量 m 的小球輕放於碗底,試求小球第一次滑回碗底時,碗與小球之速度各為何?」其解答過程,視球在碗內為純滑動(因無摩擦力)。今把問題複雜化,設球與碗面間有靜摩擦力,致使球作純滾動時,則所求答案應如何改變?我們先引用高二物理課程中所學過的:靜摩擦、相對運動、力學能守恆、動量守恆、迎面彈性碰撞、圓弧面的純滾動及轉動力學等原理來推演公式,再設計實驗以驗證所推得的公式,最後並試做實驗誤差的分析與討論。

居安思危

因雲林縣古坑鄉華山地區為一熱門觀光景點,同時也發生過土石流災情經整治後近年雖未有災情傳出,但我們想要了 解目前華山溪土石流風險程度。故我們透過GIS系統分析數值地形模型,了解華山溪的地形特徵並實考察河道整治、崩塌規模集水區植被覆蓋與災害保全對象等現況。結果顯示,集水區目前不屬於高度侵蝕狀態但河道兩側谷的坡度偏高,而且區內岩層屬於疏鬆砂、頁與礫石堆積等故仍有潛在崩塌之疑慮。又集水區植被覆蓋良好、 崩塌地規模小河道整治狀況佳,惟土石流災害影響範圍內的民宅、商店和設施很多,因此整體評估的結果華山溪目前雖不是高度風險但仍屬於中等風險等級,需要持續監控。

反應結束了嗎?

以碘酸鉀為氧化劑並以澱粉為指示劑,加入硫酸後分別與多種還原劑反應。發現焦亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉、硫氰化鉀等使指示劑變藍。而焦亞硫酸鈉與碘酸鉀的反應常見於高中教材[1],[2];硫代硫酸鈉與碘酸鉀雖然有反應發生,但是反應時溶液生成沉澱物,推測有兩種以上的反應發生。硫氰根離子與碘酸鉀反應以動力學探討,得知速率定律式R(M/s)=k[IO3-][KSCN]2[H2SO4],k=2.9×105(M-3S-1)。產物檢測後,推測硫氰化鉀中的硫原子被氧化生成硫酸根離子。鐵離子檢測後溶液成血紅色,因硫氰化鉀濃度對反應為二級,一段時間後反應物濃度過低而難以反應完全,殘餘的硫氰根離子與鐵離子生成血紅色硫氰化鐵錯離子。

種子的保養品

本實驗利用添加肥料、避孕藥、優酪乳、雞精、二氯苯氧基乙酸 (2,4-D)等物質來觀察對綠豆、油菜及白菜種子萌發與胚根成長之影響,我們利用配製不同濃度的這些物質來觀察促進這幾種植物種子的最適濃度。由本實驗結果發現肥料濃度在使用上過高或過低對植物種子萌發及胚根生長不利。而雞精可促進綠豆種子萌發及胚根生長,但對油菜卻無太大促進效果,對於白菜種子萌發有促進作用,但對胚根生長有相反效果。優酪乳對於綠豆之萌發及胚根生長均有促進作用,但對油菜種子僅對其種子萌發有促進作用,優酪乳對白菜種子萌發與胚根生長沒有明顯促進作用。避孕藥對於綠豆胚根具有促進作用,但對於油菜及白菜種子萌發及胚根生長須添加較高濃度。此外,2,4-D 可促進白菜及油菜種子萌發,對胚根生長則無助益。

運用福衛三號資料探討大氣分層的特性

根據三胞理論,我們運用福爾摩沙三號衛星2008、2010、2011三年的資料做出大氣溫度隨高度變化圖,由此觀察出對流層厚度,並且做出對流層高度比較圖,並且發現大氣環流呈兩個系統並做出三胞環流剖面圖。再取陸地範圍做出海陸對流層高度比較圖,研究結果發現差異不明顯。另外,做出不同緯度對流層頂溫度變化圖,發現溫度變化圖為曲線,並無呈現兩個明顯系統。 從大氣溫度隨高度變化圖知道隨著緯度越來越高,同溫現象越明顯,且發現高緯地區70到90度離地表約一公里有逆溫現象。

Pedal Curve 的切線作圖

設Γ為一平面曲線而 P 為一定點 , 自 P 向γ所有的切線作對稱點,則所有對稱點所成的圖形Γ1 稱為曲線Γ對定點 P 的切線對稱作圖 , Γ1 對定點 P 的切線對稱作圖 Γ2 稱為曲線Γ對定點P的2-th 切線對稱作圖 , Γ2對定點 P的切線對稱作圖 Γ3稱為曲線Γ對定點 P的 3-th切線對稱作圖 ,…… 。以下是本文主要的結果:結論 A:當Γ為一圓形而 P 為圓上一點時 , 計算其 nth 切線對稱作圖 的方程式。結論 B:當Γ為任意平滑的參數曲線而 P 為任意一點時 , Γ的切線對稱作圖的切線 性質。結論 C:當Γ為任意平滑的參數曲線而 P 為(0,0)時, 計算其 nth 切線對稱作圖 的方程式。英文摘要:Given a plane curve Γand a fixed point P ,the locus of the reflection of P about the tangent to the curveΓis called the reflection to tangent line of Γwith respect to P.We denote Γ1 as the reflection to tangent line of Γwith respect to P, Γ2 as the reflection to tangent line of Γ1 with respect to P , Γ3 as the reflection to tangent line of Γ2 with respect to P ,and so on , we call Γn the n-th reflection to tangent line of Γwith respect to P. If Γ is a circle, and P is a point on the circle, we got the parametric equation of the nth reflection to tangent line of Γ with respect to P. And, for any parametric plane curve Γ; we got the method to draw the tangent of the reflection to tangent line of Γ.