全國中小學科展

高中組

一種新的圖形導覽介面

瀏覽圖形式資訊的時候,常受到螢幕空間大小的限制,無法在顯示圖形整體結構的同時也顯示細節部分,目前導覽介面所採用的方式有捲軸捲動、開啟多視窗、局部放大等方法,這些方法雖然可以呈現資訊的細節部分,但是仍有其不便之處。超廣角鏡頭成像的時候,會有中間部分放大而周邊部分縮小的情形,藉由這個特性,我們發展出了一種新的圖形導覽介面,在瀏覽的時候,有個圓形區域可隨著使用者的意願而自由移動,而區域內的圖形是以模擬超廣角鏡頭成像的方式呈現,且能夠與圓形區域外的圖形做銜接,如此,在瀏覽圖形式資訊的時候,除能夠顯示整體的結構外,也可以不開啟新視窗及無遮蔽的方式,即時地將想要觀察的部分做局部放大以展現細節。

簡易的太陽←→地球距離之測量

最接近地球的星球當屬月球及太陽,古人如何測量太陽與地球的距離,一直是我們好奇所在。

勝敗兵家吾可期-探討蟋蟀之勝者效應及影響蟋蟀打鬥的因子

為了生存,動物之間存在著競爭關係。其中,某些物種會透過打鬥分配有限資源,而打鬥的方式又隨物種不同而有所差異。根據先前研究顯示【1】,打鬥的過程及結果的勝敗,容易受到個體對敵方或自身打鬥能力評估的影響。本研究以黃斑黑蟋蟀作為實驗對象,發現體型差異會改變打鬥的勝敗機率,年齡大小則會影響打鬥的激烈指數及持續時間,故進一步控制上述兩項變因,發現勝者效應會隨時間而消退,並推測其形成強弱會受到是否具有勝利經驗、打鬥經驗及體能耗損的影響。

五百公分以上各層面地中溫度曲線變化之分析

氣候學是研究對地表長時期氣象觀測數值所求得平均狀況的科學,在大氣科學的領域中自成一個體系,地中溫度為氣候學範圍內的一個環節,通常在氣候學中很少去討論,本研究試從地中各層面的溫度的逐日變化、季節變化及年變化等不同角度去探討分析,旨在發現地下各層面的特徵。本研究產生的動機是因為常我們觀測地中溫度時,對每個不同深度的溫度計所產生溫度的差別以及不同時問內的溫度升降變化發生興趣,經過初步研究的結果始發覺它們都有規律性與週期性,當我們把這個現象報告老師,老師才鼓勵我們對這個問題做更深一層的探討。本賓驗主要探討的目標是由地面到下層 500 公分深處之問各個層 面,地中溫度升降起伏的變化,並求得短時問的氣溫升降所能達到地下的深度,冬夏季節性的溫度變化對地下溫度所產生的影響。本校的氣候觀測站,因儀器簡陋,所得資料難免有誤差,所以本研究僅強調方法的進行和理論的證實。

黃金海岸正榕生物與環境交互作用

我們前往離本校12 公里的黃金海岸10 次,以簡單及自製器具,測量正榕防風林「迎風面」和「背風面」16 項生物及環境因子。從源頭因子「風」順流而下,環境影響生物,生物修飾環境,探討各因子關係。結果如圖。上游:「迎風」影響「樹高」,「樹高」又影響「背風」。「樹間距」是更上游因子,擾亂而使「風」與「樹側彎長或角度」的關係不顯著。「風」影響「葉疏密度、蒸發時間、土壤濕度」。中游:「葉疏密度、蒸發時間、溫度、土壤濕度」彼此交互作用。「糞土濕度」受蚯蚓本身吸水影響而與「風」關係不顯著。下游:「葉疏密度、蒸發時間、土壤濕度」分別影響其下游「榕果疏密度、氣孔密度、草覆蓋度」。「溫度、草覆蓋度」影響「螞蟻種類與數量」。

夏日防曬大作戰─以植物葉片測試各種防曬用品的效果

本實驗以植物(白木蘇花)葉片,測試各種防曬用品的效果。利用紫外光燈管照射葉片 20 小時,結果顯示防曬油的係數(SPF)30 以上效果較佳,SPF大於 30 的效果並沒有隨之增加。維生素 E 與 C 對防曬油的效果有明顯的幫助,尤其是維生素E 的效果很好。布料材質以亮面布和排汗布的防曬效果最差,棉布和魚鱗布最佳,主要和編織密度有關。編織密度越低防曬效果越差,越高防曬效果越好。傘的抗紫外光能力以內面塗有銀色物質的較佳,因為愈不透光,紫外光也愈不容易穿透。太陽眼鏡的防曬效果與材質和顏色有關,一般的玻璃即有阻擋紫外光的效果,而塑膠材質阻隔紫外光效果很差,鏡片顏色以綠色最能反射紫外光。汽車隔熱紙淺黑色的防曬效果不佳,其餘顏色效果差異不大。

借酒澆愁愁更愁-探討果蠅求偶被拒絕與其飲酒行為之關聯性

研究指出,公果蠅(drosophila)在求偶的過程中若被母果蠅拒絕,將提升其對酒精的攝取量。此研究結果引起了我們的興趣,本實驗就是在探討被拒絕之公果蠅提升酒精攝食亮的原因。實驗結果顯示:被拒絕的公果蠅是在攝食酒精後才對酒精產生成癮,而非是在拒絕後直接提升對酒精的趨向。也就是說,被拒絕的公果蠅是在酒精在其腦內產生反應後,才產生行為變化。我們也利用基因調控技術控制果蠅分泌NPF的量,探討被母果蠅拒絕的公果蠅的特殊行為是不是受到體內NPF的量變化所致。結果顯示:NPF的缺乏除了會造成公果蠅提升酒精攝取量,還會提升求偶動機。透過實驗結果,我們可以建構一個包含被拒絕與酗酒的行為模型,希望可將研究結果應用於人類與其他模式生物。

公寓公共用電自動配電控制

一般公寓其公共用電,例如樓梯電燈、電門,抽水馬達,甚至空調冷氣、電梯等公共設施之用電費用,皆裝有一公共用電表計算其費用,再由專人或者某一住戶負責向電力公司繳納費用,而後再依此費用平均分配各個住戶,此種手續電力公司和住戶均感不便,且平均費用計算易起紛爭,此種公寓公共用電自動記錄配電器,即針對這些缺點而解決上述之困擾,立即將公共設施之用電,由自動記錄器上以平均的費用或度數分別計入各個住戶之自己電表中,如此公共用電之電力便平均地由各個住戶家中透過其電表分別送至公用設施用電上。例如公寓中有六戶公共用電10度,第一次用電量取 A 家(所謂 A 家即電力公司之電力,已經由 A 家電表計數其用電費用,立即 A 家除了其家中自已用電外,同時須輪次送電至公共設施用電上)。第二次10度之公共用電量,便由自動記錄分配器上輪換至 B家,依此類推,以此六戶輪次供應公共用電。如此不但電力公司可免去收公共用電之費用,住戶也不必為收公共用電賣受困擾或均攤費用了,此種均攤用電量,經山自動配電計入各自家的用電費用。

泡泡造反了-反泡泡之形成、存活與破滅之物理特性探討

本研究主要要探討「反泡泡」(antibubble)這個一般不被注意到的有趣物理現象。我們用數位攝影機進行實驗結果的取得,並以電腦進行擷取與分析。實驗結果為:一、反泡泡的生成主要與界面活性劑的性質有關。洗碗精這樣具界面活性劑特性的物質濃度越稀薄,反泡泡的成功越低。二、反泡泡的大小範圍介於 0.35cm 至 0.6cm,不同濃度所產生的反泡泡大小並無明顯之差異。三、反泡泡的內半徑約為外半徑之 3/4。四、反泡泡存活時間大多在 70 秒之內,僅有少數超過 100 秒,平均存活時間為:五、反泡泡自行破滅可以歸納出兩大種類型。其一為:「集中破滅」;另一為「震盪破滅」。「震盪破滅」情形較為特殊少見,其破滅過程較一般反泡泡來得更久,且有 2 至 3 次的來回震盪。

以 Ia 型超新星測量哈伯常數

我們利用 Ia 型超新星來驗證討論哈伯定律(Vr = H ×d )與測量哈伯常數、探討宇宙年齡,並討論宇宙加速膨脹的可能性、哈伯常數是否為恆定值等。利用網路找出Ia型超新星觀測資料,並借由此型超新星可當成標準燭光(StandardCandle)的特殊性質,我們可以很容易算出星體的距離d ,再借由觀測到的紅移值(RedShift)可算出星體遠離我們的徑向速度 Vr (Radial Velocity),最後再利用數值方法求出最佳擬合直線來得到哈伯常數。我們從資料、各式理論進行討論分析,認為宇宙極有可能在加速膨脹,意即哈伯常數並非恆定值。我們得到的哈伯常數分為高、低紅移兩部分,以低紅移超新星測量到的哈伯常數~57.6km/s/Mpc;以高紅移超新星測量到的哈伯常數~ 30.6/km sMpc;並綜合高、低紅移超新星,測量到的哈伯常數~ 31.7/km sMpc。若假設哈伯常數為恆定值,低紅移資料對應的之宇宙年齡約 170 億年;高紅移資料對應之宇宙年齡約 319 億年;綜合高低紅移資料對應之宇宙年齡約 309 億年。由於宇宙極可能加速膨脹,哈伯常數極可能是時間的函數,所以宇宙年齡可能也並非簡單哈伯常數的倒數就可算出。