全國中小學科展

高中組

身首異處,記憶猶存!?

以各種不同的刺激如電、光、溫度、磁,施加於渦蟲,觀察其反應,以判定渦蟲的趨性,再使用制約的方法,使其改變原本的趨性藉此達到學習的效果,再對訓練後具有學習成果的渦蟲進行切割,探討渦蟲經斷裂生殖後所產生的子代的記憶效果。

省電95%以上的超大型數字鐘

台南市政府每年須編列十幾萬元之經費支付市區內約十座數字鐘塔,平均每年每座耗費電費約一萬五千元電費,如果全國有一百座鐘塔,則每年至少耗掉一萬五十萬元以上之電費,‘在此能源短缺之今,實在是一件極須改進之事,基於此一事實,我們提出此一改進方案,在不影響計時顯示,教育社會大眾守時之前提,改進其最消耗能源部分之顯示板,除加強及美化顯示功能外,每台又可節省電能 95 %以上,假如全國都改用,每年至少可節省電費一百多萬!

海鱺血清對海鱺鰭細胞成長的影響

本文以動物細胞培養方法探討Leibovitz medium L-15培養基中以海鱺血清取代胎牛血清來培養海鱺鰭細胞株(CF-2)的可行性。結果發現L-15培養基中以0%、50%、75%、87.5%及100%海鱺血清取代胎牛血清濃度來培養海鱺鰭細胞,24小時後其附著率分別為51.9%、51.9%、54.6%、26.2%及24.0%;附著細胞中含破損細胞比率亦隨著海鱺血清濃度提高而增加。以同樣條件(缺取代87.5%組)培養海鱺單層細胞,6天後計算細胞數目,發現其細胞數分別為最初細胞數的4.16、10.84、11.84及9.2倍。這些結果說明海鱺血清中雖具有影響CF-2附著的因子,但也含有促進CF-2增殖的因子。CF-2細胞過馴化後可例行培養在L15-1.25/8.75培養基,顯示海鱺血清具有大量取代胎牛血清來培養魚類細胞株的潛力。

利用地震規模頻率分佈特性分析大地震發生之趨勢

目前仍無法準確預測地震,不過在地震發生前,主震附近有中地震活化、整體地震活動下降及地震規模頻率分布特性(b值)降低的現象。在規模大於6.0的地震中,低b值處會顯示出震央的大約位置,而震央處b值占背景值比例則會在大地震發生前一年下降。本研究便利用分析b值檢驗上述理論是否正確,並進一步利用更多地震檢驗能否以此方法預報地震的時間與位置。並期待未來能做為地震預測研究之參考。 本研究分析台灣1994年至2010年所發生七個規模大於6.0之地震b值圖樣,發現台灣東部地震震央附近低b值區隨時間接近大地震,有縮小、接近震央和b值降低現象,推判為大地震發生位置之前兆。而此七個地震b值占背景值比例趨勢中,有六個在大地震發生前一年有降低趨勢,符合文獻中(Wu等人,2006, 2008)認為大地震前b值會減少的理論。此外,b值趨勢降低之處中有約71%確實在隔年有大地震發生,由此推測可查看b值趨勢觀察大地震是否發生,如有下降現象,推判隔年有大地震發生的機率較高。

「彈」何容易—水珠的反彈

本實驗探討水滴滴落水面反彈的運動情形。我們利用高速攝影機拍攝、觀察水滴滴落水面過程的變化,並改變落下水滴的高度、質量、壓克力水箱的水深,討論不同條件對反彈之分離珠數的影響,以及各分離水珠和落下水滴的能量關係。同時分析水滴撞擊出的凹洞大小,並嘗試以高中課程所學及現有的理論解釋其運動情形。在本實驗中,我們發現:落下水滴位能、水深介於某一範圍時,可出現最多的分離水珠。

閱卷電腦的設計

自六十二年起大學聯招除作文外均採用電腦來閱卷 ,因此閱卷電腦和我們有了密切的關係,並且也引 發了我們研究動機。今各校為了使學生能適應此種 作答方式,亦仿效大學聯招舉行摹擬考,並偏勞老 師們幫忙批卷,但此種閱卷是項煩瑣的工作,尤其 對於複選題的批改上更是不易。因此我們設計了這 套電腦,其價格低廉(五萬餘元),若能推廣至各 校,想必能減輕學校及老師們的負擔,以達成節省 人力之效。

九連環的新數理探討

於偶然機會得一九連環,自此深感興趣,經常操練,慢慢學會其傳統解法,對於有關它的資料亦十分關心,後又自“科學月刊”第五卷第三期中有一專題指出,具解法所須操作次數與“二進位 ”有關,且指出解出 N 個環需操作 2 n-l 次,依序操作卻發現實際情形與公式不符,如解出九連環只須 341 次而非 2 9-1=511 次,於是引起想找出它與二進位制的確切關係及正確公式的興趣。

地理分隔與物種演化

生物課本上提到把青蛙、蟾蚣的卵放在同一環境中培養,結果仍發育成不同的個體,這是由於DNA 控制了生物的遺傳,使異種生物間因基因的不同而產生不同的子代。但是同種的生物間是否會因地理環境的不同而有所差異呢?如果地理環境會對其發生影響,是僅限於外表的性狀呢?為是在遺傳組成亦有所改變呢?為了尋求此一答案,我們收集了烏來、鳳林、埔里、墾丁等處的紅果蠅,分別代表台灣北、東、中、南部不同的地理環境,來研究地理環境與物種演化的關係。

當我們倒在一起--BR 振盪反應的探討

振盪反應是一個很特別的反應,其顏色變化反覆而規律。我們選擇了 BR 反應系作為研究題目,探討反應中溶液的配製方式及轉速對振盪的影響,及各反應物濃度與振盪次數及總時間的關係,並得該反應速率定律式為r=k[KIO3]0.28\r [H2O2]2.38 [CH2(COOH)2]1.21。由於此振盪反應所使用各反應物的相對量相差非常懸殊(莫耳數比KIO3 :H2O2 :CH2(COOH)2\r =40:577:60),因此我們嘗試在振盪過程中加入反應物,並推測反應物所可能發生的反應,發現H2O2 可能同時進行了3 個反應,故所需的量顯得特別多。在反應物中KIO3、H2O2 主要扮演生成I2 的角色,CH2(COOH)2 則是主導I2 消耗的反應,Mn2+ 可催化I2 生成的反應。

挑剔數列

在一個偶然的機會下,接觸到一種特別的數列,這種數列是由 1~7 等數字組成,其中每個數字都重複使用兩次,在總共 14 格的格子裡排列,而且要符合 1 與 1 之間有 1 個數、2 與例:2 3 7 2 6 3 5 1 4 1 7 6 5 4依據此種排列規則也找出 1~3 組成的數列 312132、1~4 組成得數列 41312432,將此數列改成由 1~n 所組成的 2n 位數列,並討論此 2n 位數列的各種特性,並將有此特別規則的數列命為”挑剔數列”。目的 :□ 證明 n=4k+1 和 4k+2(k 為非負整數)時不存在挑剔數列□ 找出一種排法能排出 2n 位的挑剔數列□ 証明此排法並反推 n=4k 和 4k+3 時一定有挑剔數列存在為了達到這些目的,我們使用以下方法:□ 以數列對應序數的關係及序數總合證明 n=4k+1 和 4k+2 時無挑剔數列□ 藉由現有的挑剔數列,發現每一種 2n 的挑剔數列中階有一組挑剔數列有相似的排法□ 將每一組相似的數列用化簡法化簡之後可得一有規律性的數列,再探討其轉變後的數列的排列。雖然目前已經找到哪些 n 值有挑剔數列存在,也找到排法能排出至少一組挑剔數列,但對於在 2n 位中可以排出多少挑剔數列卻仍然不知,這個挑剔數列還有很多地方可以繼續發展下去。