高中組

放洗澡水時，偶然間見到旋轉中的液面呈現下凹現象，做化學實驗調配藥品攪拌溶液時，亦可看到液面下凹的現象，十分有趣。而數學正學到拋物線的我們，靈機一動，心想：「這下凹的液面，會不會是「拋物面」呢？ 因此我們將整個容器旋轉，觀察其中之液體所形成之凹面，並設計實驗及利用電腦計算、繪圖，二者配合，加以比較、證明。若我們能在實驗室中以簡易的方式將拋物面製造成功，並設法產生鏡面，即可利用此結果，自製各式的光學儀器。

高砂熊蟬的幼生期約5~6年，而環境因子變動會影響蟬羽化，雨後蟬的羽化數量明顯下降。高砂熊蟬羽化月份為單一高峰（七月），每日羽化時間也呈現單一高峰（PM19:00~PM20:00）。終齡若蟲體長愈長爬行速度愈快，羽化停棲高度也較高，但標準化爬行速度則相似。終齡若蟲爬行停止後，至少需15分鐘不受干擾才進行羽化，開始羽化至羽化完成約耗時一小時，且各羽化階段時間相似。我們以蟬殼胸寬/體全長比值、前足腿節的齒狀突起、蟬殼顏色及前足腿節毛列分佈為主要鑑種特徵，再輔助測量特徵差異，我們可以準確的區別出七種研究樣本的蟬殼，且符合蟬的親源關係。而熊蟬屬三種蟬的蟬殼與成蟲的胸寬/體全長比值相近（都接近0.40），可以供從蟬殼鑑別出「熊蟬屬」的標準。

長久以來，颱風總是令台灣的民眾苦惱不已。過去我們都認為開墾山坡地，造成沒有樹根能抓土壤，以致於土石流的發生。但經實地觀察後發現，許多土石流發生地，上方的樹木依然存在!所以我覺得除了樹根之外，或許土壤本身也是個重大的因素。經實驗後發現，土表上的腐植土擁有較一般土壤高的吸水量和滲透能力；再進一步實驗，發現腐植土在過乾的情形下，有吸收不佳的情況。這代表種植作物前的整地行為，似乎也是土石流的一大原因。即使有樹木，但整地的行為，使經年累月所囤積的腐植土被剷除殆盡，導致沒有東西能保護土壤的情況。所以，適度留下樹木、少些開發、避免多次反覆種植，才是遠離土石流、維護台灣水土保持的不二法門。

本實驗是以甲殼素製成出的幾丁聚醣、水膠作為實驗對象的研究，將其應用並將實驗成果帶入生活之中。在此研究中，藉由不同重量百分濃度的弱酸與不同重量、顆粒大小的甲殼素反應做出我們所需要的水膠，因天然交聯劑(Genipin)能使分子結構變緻密，加入天然交聯劑，來測試添加Genipin與否所製成水膠性質與效能的差別。 首先，調控製程條件合成出數十種水膠，加入磷酸鉀，烘乾製得成品，測得合成水膠的吸水性及飽水性。因全球暖化危機，我們設計了植物在水膠上成長情形的實驗，在富含水的土壤上，混合水膠，測量不加水能夠使綠豆持續生長幾天，並觀察綠豆的生長速率來判斷吸水度及飽水度，藉以了解所合成水膠是否能應用於我們所追求的綠色建築目標－會呼吸的建材。

本實驗針對布丁的吸水敏感性進行探討，並加入交聯劑改良布丁的穩定性。實驗發現布丁的吸水行為對於環境變化具高敏感性：交聯濃度越高，其吸水率越低；溶液越酸或越鹼，其吸水率越高；磁場強度越強，其吸水率有減小的趨勢。我們先後以「重量增加率」→「溶質滲透率」→「溶質釋放率」曲線討論布丁的吸水模型，並以水合離子團解釋布丁、離子與磁場的交互作用。由於布丁具有「可調控」的吸水性質，因此可以藉由酸鹼值或外加磁場的變化，達到特定區域、特定時間釋放溶質的目的，應用於肥料施放、藥物膠囊、痠痛貼布等，能增加溶質釋放的精確性與使用效率。

實驗發現圓翅鍬形蟲飼養條件的物化因子均有差異，大圓翅生活史超過1 年， 6 種\r 圓翅屬雄蟲形態有分化現象，大圓翅、中華圓翅及紅圓翅分化明顯，另外三種較相似，但仍\r 有分化。大圓翅、中華圓翅、紅圓翅及小圓翅外生殖器有明顯分化，確信具生殖隔離，其他\r 二種差異不明顯，目前無法判斷是否具生殖隔離。\r 粒線體DNA 之COI 序列顯示大圓翅與其它5 種親緣最遠，其次是中華圓翅。泥圓翅\r 與洞口泥圓翅親緣接近，有地理分佈關連性但無重疊性，顯示二者的演化關係，但無法確立\r 種化。紅圓翅與小圓翅親緣關係最接近，有地理分佈關連與重疊性，顯示二者種化與演化關\r 係。綜合結果與討論推論出臺灣產6 種鍬形蟲祖先來自中國，地理隔離形成後在臺灣自行演\r 化成現今的物種。

里曼球面在高中數學只是大略提過，上課時談到里曼球面投影，過北極的大圓投影為一直線，那麼不經北極的大圓投影後圖形為何？任一小圓的投影又為何？前幾章講二次曲線，觀察里曼球面上，北極與圓上點的連線掃出的形狀不應稱圓錐，而應稱為橢圓錐，而此橢圓錐與複數平面相交的圖形又為何？問幾位同學，有的說橢圓，有的說不成圖形，有的說成雞蛋形，（一邊曲率半徑較大，另一邊曲率半徑較小），因沒有實際式子，實也難以決定何者正確，隨即著手求證。

重金屬污染中，常見的有錳、銅、鋅、鐵、鎘、鎳等。研究指出，藻類有金屬吸附能力，在環保上，可處理金屬廢水。另外，有些金屬在低劑量會促進藻類生長，過量則會抑制其生長。利用此特性，希望藉金屬濃度與藻數目的高度相關迴歸方程式（R2>0.9），當作生物性的金屬檢測器。實驗中使用單細胞之等邊金藻（Isochrysis galbana）和具相同陰離子之重金屬溶液（ZnSO4、MnSO4、NiSO4、CuSO4）及非重金屬溶液（Na2SO4）進行共培養。結果，求得第7天之NiSO4及CuSO4與等邊金藻數目的高度相關迴歸方程式。利用此NiSO4及CuSO4金屬檢測器，可換算出1g之Na+型陽離子交換樹脂對200mM NiSO4的吸附率為29%，4g為88.9%。而Na+型陽離子交換樹脂對5mM CuSO4的吸附率則達100%。另外，並推測等邊金藻對200mM NiSO4與5mM CuSO4並無吸附力。

淤泥的處理和再生能源的議題近年來大受重視，本研究首先利用校園生態池底泥自製微生物燃料電池（Sediment Microbial Fuel Cell，SMFC），進行前置實驗，確認此裝置可產電且電壓為泥土中的菌所產生，才能進行接續的探討。在前置實驗中，我們進行新舊土、陰陽極中間的隔層材料的電壓大小比較，進而找出發電效率最高的設置條件。根據前置實驗的結果，我們改良裝置，結合魚缸和底泥微生物燃料電池，設計出一個會發電與自循環的小型生態缸，並分別針對魚種、電極種類、電極表面積、底泥種類、添加硝化菌進行電壓大小或菌數的比較，並以串連方式提高電動勢，結果發現利用底泥微生物的確可作為生態缸的發電源，且不影響魚的生存，未來將可應用在發展發電與自循環的魚缸上，也可擴大應用範圍至野外溪流與湖泊。

本研究針對疏散星團NGC2099的年齡與視直徑來進行探討，利用冷卻CCD進行恆星的UBV光度觀測，藉由拍攝到的照片進行雜訊移除、測量儀器星等及視星等修正等步驟後，繪出NGC2099星色-星等圖(CMD)並分析之，求得NGC2099的年齡約在108.5~108.6年之間，紅化值為0.1 ± 0.02，並利用距離模數公式求得該星團的距離為5433.21 ± 499.00pc，再以數星與統計方法求得該星團在赤經方向之視直徑為21 ± 0.5角分、赤緯方向之視直徑為13 ± 0.5角分後，再藉由弧長公式計算得到星團直徑在赤經方向為33.26 ± 3.84ly，赤緯方向為22.43 ±0.86ly。