全國中小學科展

高中組

橢球內部液體對其穩定度之影響

本實驗以空心的橢球,在其內部填充液體物質,對照內部為固體、空氣的情形,探討不同的容量、不同的轉速、不同的接觸面,與橢球長軸等變因對穩定性(註)之影響,結果發現穩定度隨模型內填充的液體體積的增加而呈現下降情形,並且得到其他變因的影響程度。(註:穩定度(性):橢球模型旋轉自一定轉速並釋放,因摩擦而其長軸由垂直水平面逐漸變為平行水平面的時間,以秒數表示)。

橋一喬就知有多少

一般溶液電導度測量是利用定電壓測電流法來測量,結果較不準確且再現性差,利用惠司同電穚電路自製導電度計,在測量的穩定性及準確度表現均較佳,且可以減少極化效應和電解作用的干擾。導電度計應用在沉澱滴定及酸鹼滴定上,均有不用指示劑即可判定滴定終點的優勢,有效的減少人為誤差的產生,而本實驗量測的誤差小於3%。在醋酸的解離常數測量,導電度計與作圖法配合可以準確的找出醋酸的解離常數誤差小於1%,比pH計測量醋酸的解離常數的誤差3.94%更為準確。導電度計用於測量乙酸乙酯的水解反應,由Kt-(K0-Kt)/t圖所呈現的線性及半生期時間計算為二級反應,溫度愈高反應愈快,我們成功求出反應的速率常數及活化能,其結果比使用pH計測量更準確。

四輪休閒自行車創作的過程與方法分析

對機械設計、感覺有趣,激起實驗念頭。

揭開礁膜分身之謎-簡化青海菜細胞團形成及再生之條件

本研究的目的是簡化青海菜細胞團形成條件。取細胞團再生發育的葉狀體,再次進行原生質體酶解,獲得二次原生質體,再誘發形成細胞團,利用此細胞團具有生生不息的增殖能力,做為藻類種苗來源之用。本試驗以酶解液-1,分離出青海菜(Monostroma nitidium)原生質體之產量最高,觀察其再生形態,藉此找尋合適之發育路徑,研究青海菜人工“種子化”之可行性。實驗結果確立三種原生質體再生路徑,其中厚壁囊孢型佔53.7 %為最高,其次為細胞團型29.6%,原始型佔16.7%最低;原始型培育30天後可長成0.5mm之葉狀體;由青海菜二次原生質體發育而來的細胞團,有90±6%發育為葉狀體,可當作青海菜大量培養之種苗。應用細胞團型的原生質體將是一套簡單、便利且可大量獲得青海菜種苗之生產流程。

我的光會轉彎

本實驗是利用食品中具旋光性的光學異構物,如糖類分子溶液,探討在不同條件下食品中旋光性分子的特性。在足夠濃度下,透過偏光片等簡單的裝置,可以展現類似液晶顯示器的功能,產生炫目的七彩色光。並加以探討其他影響偏折色光性質的原因。

閃閃發亮

在化學冷光的反應中,以 luminol 發光反應最為常見,luminol 在鹼性環境下發生氧化作用激發成激態分子,此分子會放光的形式回到基態,我們改變氧化劑 H2O2\r 與催化劑 K3Fe(CN)6 的濃度,並畫出衰減的曲線圖,比較不同濃度的氧化劑和催化劑對 luminol 發光強度與時間的影響。收集完數據後,便可由反應模式,推導可能的反應情況,接著便可以求得其半生期,希望藉由此實驗所找出的\r H2O2、K3Fe(CN)6濃度,使高中物質化學課本中的 luminol 螢光示範實驗能達到更有效率及更易觀察的狀態。並試圖藉由化學反應速度與實驗參數的探討歸納出能達到最大亮度與最長放光時間的反應試劑條件。

以測謊技術偵測環境影響學生閱讀專注力(終級書齋)

本研究目的在研製皮膚電阻及心跳影響閱讀專注力偵測系統,以及分析環境噪音及溫、濕度對閱讀專注力之生理感知與舒適度。採用實驗研究法,首先針對量測數據進行校正,確保本系統能符合信度與效度之信賴水準。徵選有意願參與本研究之三位高職二年級學生為受試樣本,在閱讀「數學」科目下,調節環境聲音及溫、濕度,記錄受試者自律神經作用下引起皮膚電阻及心跳等生理變化。根據研究目的,獲致研究結果如下:(1)指尖皮膚電阻變大,表示閱讀專注力較佳,反之則呈現緊張的情緒;(2)心跳振幅越大,則情緒表現安定;反之則緊張;(3)闔眼後再接受本實驗所偵測之閱讀專注力比較佳。

轉動的球周圍的空氣變化

目前要測量氣壓大多使用氣壓感測器,雖然便宜而方便,但其本身的體積也會影響空氣的流動,尤其是需要測量微小變化時更明顯。如果我們能使用光線來測量,就能解決這種問題。空氣本身就充滿灰塵,如果以強光照射,就會產生散射光。而這些灰塵本身也會移動,當移動速度變快時,整體的散射頻率也將會加快。比較這散射頻率,就可以得到空氣流速,進而得知氣壓。

智慧型遠端插座用電監控系統

在電費日趨上漲的今天,「節約能源」對大家來講無非是必要的事,本專案嘗試利用目前智慧手機APP 的實用功能,以及單晶片微電腦等,探討設計一個「智慧型遠端用電插座系統」,並提出一個有效達到節省用電量以及監控用電狀況的解決方案,本專題探討穫得以下結果:一、利用現有智慧型手機,搭配如插座般的硬體模組,使用於家電的控制上,是方便可行。二、硬體模組可順利與家庭的電源系統及插座相容,居家不須做大幅度施工改善電路工程。三、針對往後新建大樓房屋的電器配線及明線或暗線插座皆可很容易的搭配使用。四、藉由我們所開發產品,使用手機即可容易完成對居家電源進行如拔除插座一樣的隔斷電源動作。

回光返照-具有光學性質的曲線和曲面

光射向光滑平面會遵從反射定律,入射角等於反射角。在數學課中我們學到,圓錐曲線具有光學性質---將光從圓錐曲線的任一焦點射出,至曲線上反射,反射線或其延長線必通過另一個焦點。根據高一建立起來的邏輯觀念,我們不禁好奇,這個命題是否滿足充要條件?除了圓錐曲線外,平面上還有其他曲線具有「光學性質」嗎?推廣至空間中,具有光學性質的曲面又有哪些?再推廣至 N 維空間中,又有怎樣的結果?本文將利用極座標、球面座標及簡單的微分討論以上的疑問,發現結論非常符合我們的預期---平面上具有「光學性質」的曲線為圓錐曲線(含圓及直線),而空間中具有「光學性質」的曲面則為旋轉圓錐曲面(含平面、球面),而這個結論在 N 維空間中亦成立。