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高中組

地磁的測量和磁極庫侖定律之研究

在學習電磁學時,書上有學到磁場的計算,但卻沒有相關實驗,便想自行設計實驗來求得地磁,而在實驗過程中發現,測地磁時可以同時求得磁鐵塊的磁矩和磁極強度,並可進一步驗證兩磁極間的磁力是否符合庫倫定律。

小兵立大功-利用微藻淨化養殖廢水

由於人類對海洋資源過度的利用,天然海洋資源日益匱乏,今後唯有發展水產養殖才能彌補天然海洋資源的不足,因此水產養殖為明日之星。為了友善環境和永續的經營水產養殖,水資源的再利用是一項重要的課題。本研究探討和比較三種大型藻(龍鬚菜、絲藻和孔石蓴)和三種海洋微藻(周氏扁藻、等鞭金藻和擬球藻)對水中氨和磷酸鹽的攝取效率。在三種大型藻中以孔石蓴對氨和磷酸鹽的攝取效率為最高,而在三種海洋微藻中,則以周氏扁藻為最高。進一步比較孔石蓴和周氏扁藻對氨和磷酸鹽的攝取效率,則發現周氏扁藻攝取的效率遠高於孔石蓴。若以周氏扁藻處理海水吳郭魚養殖廢水,可以有效地去除水中的氨和磷酸鹽,而文蛤也可以有效地將水中的周氏扁藻濾食,因此利用海洋微藻去除水中的氨和磷酸鹽,再以貝類清除水中的微藻,可以有效地進行水資源的再利用。

磁力砲-磁力與能量的探討

本實驗的目的是探討鋼球在磁鐵作用下的效應。本實驗利用「測量臺」與「射出端初速測量裝置」兩個實驗裝置,測量出磁力與距離關係、入射鋼球能量與射出鋼球能量之間的關係。我們以不同的顆數測出射出鋼球所擁有之能量,用不同的固定磁鐵方式比較其能量轉換差異。實驗結果顯示,在經過多組磁鐵加速裝置的實驗後,我們發現射出的鋼球每經過一組加速器,其能量便會等比例增加,這也說明了射出鋼球的能量是具有累加性的。

高階彩虹

課堂上介紹到彩虹形成的原理是透過水珠的色散、折射與反射,而我們平時可以看到的虹和霓分別是反射一次與兩次所造成,本研究便欲探討更高階的彩虹。我們開發出電腦模擬程式,由「光線追蹤法」繪出一到十階的彩虹,研究光在水珠內反射次數、光的入射角與總偏向角之關係,發現反射次數越多,入射角要越大才會產生總偏向角的最小極限。此外我們也計算出每一條光線在各階彩虹中的能量,以及各階射出光當中每單位角度的光線數目與每單位角度的能量,結果發現能量最大、光線數目最多及總偏向角最小這三者的方向相同。並由以上數據的分析,成功設計出能呈現第三道彩虹的實驗。推廣研究:電腦模擬圖形中高階彩虹內部反射線所形成的包絡線。

由截痕及不變量來探討二元二次函數之極值

我們知一元二次函數f(x)=ax 2+bx+c,一定有極值,當a>0時, f(x)有極小值為-b 2-4ac / 4a,a

雪豆睡眠運動的探討

(一)雪豆的睡眠運動乃因葉枕上下細胞膨壓之改變所致,而 k+之進出於細胞內外,引起細胞膨壓產生變化。(二)根據食療法知:雪豆可治療神經衰弱,又可作為緩瀉劑。(三)動物神經突觸間產生乙醯胆胺,傳導神經衝動,而衝動的傳導乃k +由神經細胞中轉移到細胞外;乙醯胆胺又可促進消化道的蠕動。(四)雪豆能日出而醒日落而睡,光照與黑暗似可控制其睡眠運動。

綠色化學-尿布變黃金的真相探索

聚丙烯酸(PAA)是尿布中吸水成份,我們發現其結構上的羧基能螯合Ag+,並成功利用甲醛將Ag+還原成奈米銀。但我們意外發現螯合Ag+的PAA白色粉末在沒有其他還原劑存在下也會漸漸變成黃色,與「利用甲醛還原製得的奈米銀」顏色十分相似。本實驗即揭開此粉末變色真相,希望能在不使用額外還原劑下,直接以PAA將螯合的Ag+製成奈米銀,不僅具環保與實用價值,更能使奈米銀製程朝向綠色化學。我們透過水溶性聚丙烯酸鈉(SPA)在均相中進行變色機制探討及影響變因的研究,找出有利的反應條件,再應用於PAA。研究證實PAA能將螯合的Ag+同步還原成奈米銀,反應機制與檸檬酸鈉作用模式相似,而提升濃度、溫度或照光有利於反應,酸性條件則不利,照各種色光也有所差異。

香草植物對蚊子的影響

本實驗在探討香草對蚊子的影響,用香草和一般較無氣味的雜草,來做實驗組和對照組,設計了兩大實驗。1.利用兩個箱子和一個連通管所製成的實驗箱,將植物水溶液噴灑於裝有20 隻母蚊子的箱中觀察由甲飛到乙、盤旋、垂直下降、及無反應等四種情況。得知艾草的驅蚊效果最佳,次之迷迭香、到手香,檸檬香茅最差,則其牠雜草效果不彰。2.手部實驗,將植物水溶液塗抹在手上,伸進裝有20 隻母蚊的實驗箱,停留一分鐘,觀察叮咬、停留在手上,等兩種情況。得知塗有香草的手蚊子比較少蚊子叮咬,效果為艾草最佳,次之迷迭香、到手香,最差檸檬香茅,而停留的數目,艾草最佳次之迷迭香、到手香,最差檸檬香茅,塗有雜草汁液的蚊子叮咬和停留的數目很多,幾乎沒效果。

昆蟲複眼對光敏感度之光學分析

隨著物理、化學、生物等各學科的成熟,使得新興的復合學科成了當今炙手可熱的焦點,例如:生化科技(生物+化學)、奈米技術(物理+化學+生物)等,當然,它們也帶動了人類世界相當大的進步。因此,生活中看似理所當然的現象,若從不同學科的角度觀察,或許也能得到意外的收穫。本研究主要是以「物理光學的角度」分析「昆蟲複眼的視覺感受」研究的現象從「驅趕蒼蠅的清水袋」出發,試圖找出影響蒼蠅視覺最敏感的水袋顏色。然後,再以此種色光為主要,配合物理光學的成像知識與製作昆蟲複眼的巧思,分析「不同結構的複眼」在接收該色光後,其視網膜「成像的偏異情形」研究結果的發現有二;第一,複眼對紫光最為敏感,這樣的結果與「某些昆蟲複眼僅能看到短波長色光」的說法不謀而合。第二,從物理光學的角度亦能證實生命科學的說法,即「昆蟲的複眼曲度越大,對光線越為敏感」、「昆蟲複眼中小眼越多,對光線越敏感」等等。因此,本研究成功地用物理的方法解釋了昆蟲複眼的視神經感受,如此微妙結果,到底是意外呢?還是科學的神奇之處?一切的一切,將在以下的內容中說清楚、講明白....

自製保麗龍鋸座

自從保麗龍問世以來,最先大家都用在包裝業上,做保護物品之用,接著從包裝業發展到廣告業,如今連裝飾上也採用到它。由於裝飾及廣告業都是些圖形字體,故需要鋸切,鋸切工具除了以鋼鋸條製成的鋸切刀外,亦用電熱絲來鋸切。