全國中小學科展

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高中組

小強競速之步步為「贏」

實驗發現蜚蠊跑步時的狀態與影響速度之因素:(1)蜚蠊跑步時會抬高頭或腹部,以利跨步前進。(2)蜚蠊行進時利用觸角探索地面及路線。(3)蜚蠊主要利用中足腿節撐住身體重量,中足腿節及跨步時跗節角度則因蜚蠊棲息環境差異而不同,以利承受身體重量。(4)蜚蠊前足向前伸長(<50o)跨出,以利跗節抓地向前。(5)蜚蠊後足跗節(>100o)向後推出以利身體向前,後足脛節越長,身體推進更遠,速度就越快。(6)蜚蠊後足第五跗節較長時力臂較大,較能顯現出力量,而第一跗節連爪,當第一跗節愈短時則更能機動抓地推進身體而增進其速度。(7)各節跗節末端褥盤分泌液有利蜚蠊在較光滑或垂直的環境中爬行與跑步。

車床刀座之改良─免用墊片車刀座

(一)每次做車床實習時,因本身的疏忽,或是其他不可抗拒之因素使車刀刀刃斷裂,或加速磨損刀刃,而無法達到所需標準。 (二)以往調整車刀刀刃之高度時,皆以墊片調整。 (三)因墊片厚度及大小不一,使我們花費很多時間於校正刀具上,而且各種車刀所需墊片不同,使同學在實習時帶來很多困擾。

蘭陽地區土壤酸鹼度之探討

我家後面右一塊地勢較為低窪的空地,一直未被利用,幾年來都被當作污泥,穢物的堆積所,以致於雜草蔓生。直到去年夏天,不知何處運夾一大批的泥土,(我想八成是河底剛挖起來的)掩埋了大半的空地,從此再也長不出雜草了。我當時覺得很奇怪,首先懷疑是不是泥土的土質問題,後來經過觀察和比較,發現土質並非主要因素於是就跟幾位志同道合的同學開始查書,請教老師,終於引出了跟植物生長關係最為密切的”土壤酸鹼度問題”並且展開對蘭陽溪以南地區土壤酸鹼度的性質做了一番淺略而有系統的調查實驗。

我把板塊拼起來了-板塊運動模擬

南美洲及非洲兩大陸塊的形狀非常契合,是因為中洋脊的擴張使它們分開。本研究以奧伊勒理論為基礎,利用大西洋中洋脊附近的許多轉型斷層及破裂帶,並以空間向量及解空間方程式的方法,來求奧伊勒極的位置,以進行南美洲和非洲之間板塊運動模擬。先算出分別中垂於兩個不同轉型斷層的兩個平面方程式,再找出兩平面與地球球面的交點,即奧伊勒極的位置。奧伊勒極可以用來描述板塊相對運動,相對運動量則由中洋脊兩側的條帶磁力異常線換算求得。最後將所求得的奧伊勒極和現有的板塊資料與海岸線資料,輸入電腦進行板塊運動的模擬,並進一步算出兩板塊間的相對運動速率。本研究所算出的奧伊勒極位於63.8° N、32.9° W;以奧伊勒極為基礎,算出兩億年來非洲和南美洲兩板塊間相對運動的平均角速率約為0.305 度/百萬年;最後模擬出兩億年來南美洲相對於非洲的古位置。在一億九千五百萬年前的古位置圖中可發現,當兩陸塊北端密合時,南端有陸塊重疊的現象,可見南端實際相對運動的量比預估的還少,推測是因為板塊經過長時間的運動,受到擠壓而變形,而這些變形吸收了部分的相對運動量,而非洲西南外海的確有一Wafisch Ridge 存在。

褐蘋世界~蘋果汁褐化現象之探討

酵素性色變是蔬果常見的現象,我們用了其中最具代表性的例子-蘋果,又因為蘋果汁的應用範圍較廣,我們遂就蘋果汁的褐變與各種環境因子及食品添加物中的關係作一系列的討論。結果發現有效的調控pH值、溫度、接觸氣體及添加適當的還原劑都能有效的防止或減緩其褐變,而導致其褐變的主因「多酚氧化酵素」更有其特殊的化性。已褐變及未褐變的蘋果汁的化學性質也大不相同。

美麗的錯〝物〞

複雜的錯離子看似相似但如果細細的觀察體會便能發現其中奧妙。不同的銅氨錯離子為了證明自己的存在,除了呈現不同的藍以外,還增加了一些需要被探索的內涵。而在實驗裡,我們以氨水、甲胺、乙胺、乙二胺等不同化合物以觀察其中變化並加上了導電度的測量數據以利觀察。

與風相抗衡──防風牆之探討

每年冬天早晨,住在海線的同學總是裹著厚重的衣物禦寒,但我們仍無法真正明白束北季風的威力,直到有一次校外的參觀活動,拜訪了台中火力發電廠,才親身體驗到。當我們越過大度台地時,咻咻的風迎面而來,挾帶著漫天風沙,刺得眼睛睜不開來。\r 台中火力發電廠有一大片燃煤儲運場,堆著高過兩層樓高度的燃煤。而這迎面而來的東北季風風速可高達 20 m/sec 。這不禁使我們想到:如此強大的風力,豈不吹得滿天煤灰,造成煤灰逸散的環境汙染問題?幸好廠方建立了防風系統,防止類似的問題。\r 在我們的印象中,防風牆一定是一片又高又大的圍牆,但是,發電廠的防風裝置竟是一面網而已,其防風效果值得我們來探討。於是,興起了我們研究防風系統的動機。

我自己會唱歌

利用資料採礦Data mining 的方式,找出流行歌曲常出現的音律和節奏形式,統計後依照音律的出現比例分配權重,使數千個的音律照著統計結果串接,完成自動作曲。再寫出一程式,讓使用者選擇所要的調性、數量、伴奏類型和速度,做出旋律和伴奏,最後由程式處理過後,以midi的音樂格式在播放軟體上播出。

微生物燃料電池的研究

本實驗首先取乳酸菌、酵母菌、AB優酪乳、生態池水當作菌種,使用葡萄糖、蔗糖、果糖當做營養液,觀測其放電電壓。發現無論哪一種菌或營養液,都可以發電,但是以葡萄糖當營養液的發電電壓最大。以自己培養的大腸桿菌來發電,發現最大電壓可以達到0.9伏特,循環營養夜持續發電22小時,電壓仍可維持在0.7伏特以上。改變燃料電池的造型,圓柱筒型電池,可以得知陽極碳織布的電極面積並非越大越好,且陰極的電極位置越靠近下層碳粉,放電電壓沒有改變,但是放電電流會加大。淺盆型的電池,電壓較小,也較不穩定。利用三個淺盆型的電池串聯,可以使LED燈泡發光4~5個小時以上。若利用大腸桿菌分解剩飯,也可以測到0.5伏特左右的電壓。

遠距視訊寵物餵食器

使用現有的電腦及網路設備,再加上一些電路就可由世界各地透過網際網路(Internet)觀看、餵食家裡的寵物,甚至開關照明、電暖器等。目前可餵食乾狗糧、乾貓糧、魚飼料、鳥飼料等。 遠距視訊寵物餵食器是由一台電腦稱餵食端(圖1右側),經由印表機埠(printer port)控制餵食器、電暖器、照明、或設定餵食時間及照明、電暖器ON及OFF時間,且可經由串列埠控制AI馬達來改變視訊攝影機(Web Cam)的方向(上下左右)。 遠端電腦(圖1左側)透過網際網路可遙控餵食器、電暖器、照明及視訊攝影機的方向,經由餵食端電腦的視訊攝影機(Web Cam)傳回遠端,可在世界各地看寵物生活及活動情況。因有攝影機的旋轉功能,故用於家庭保全及家電控制等用途。