全國中小學科展

高中組

以高中數學探討星球運行與其運行的實體與電腦模擬

在高中物理星球運行中曾提及刻卜勒的三定律如下三點:“某行星繞恒星的軌道為橢圓”。(二)某星球在橢圓軌道中等時距掃過等面積。(三)諸星繞同一母星,各星球R3/T2保持定值。(R是軌道半徑, T 是運行周期)但是並未對三定律的來源,做一來龍去脈的推演與介紹。以致吾人無法了解,基於此,使得我們對於星球運行為何會如此發生了興趣,進而以所學的數學及物理知識,對星球的運行加以探討及模擬”

蕨不自戀(蕨類完美的異體受精及優生)

在生物界中,雌雄同體的生物,其異體受精的主要目的,乃是在增加有性生殖的變異性,以求適應外界多變的環境(一)(三)(四)(七)(十一),如某些環節動物及顯花植物(二)(四)(十二),其達成異體受精,而尋求較大變異性的方法卻不見得比低等的蕨類來的高明。高二上學期當老師上到蕨類在同一個原葉體(配子體)上雖有約各數十個藏精器與藏卵器的構造。且在以水為媒介的受精方式下,卻能夠很 『 精準 』 的處理異體受精以求達到生殖的最大變異機會(十二)。實在是令人讚嘆,也誘發我們渴望深入去作探討。

三角形的內切橢圓有多少

在“數學傳播”第 18 卷 3 期( 55 一 65 頁) 『 三角形的內切橢圓 』 一文中,我們探討了三角形的內切橢圓的一些有趣性質,也留下了一些當時未能解抉的有趣問題,我們想嘗試找出那些問題的答案。

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。

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。

落葉變黑金-由校園落葉製成活性碳應用於高中實驗室廢液處理之研究

目前用以製成活性碳的材料為木材、椰子殼、稻殼等,皆為質地較粗的纖維材料,而我們採集校內福木及欖仁落葉製成活性碳,經電子顯微鏡觀察,孔洞密度皆比工業用活性碳大,孔洞個數較多,孔洞的大表面積有利於吸附雜質;經由磷酸化學活化的活性碳,甚至出現直徑20μm以上的較大孔洞,有利於吸附較大的有機分子。另外,在不同的落葉活性碳對於有色溶液的吸附情形中,不同前處理所製成的活性碳大部份對亞甲?及過錳酸鉀吸附效果頗佳;對重鉻酸鉀溶液吸附效果其次;而對硫酸銅的吸附效果較差,但所有吸附能力皆較工業用活性碳的效果優異,由此可知,我們自製的落葉活性碳能有效運用於校園實驗室有機染料及重金屬溶液之減廢處理,並達到校園廢棄物再利用的目的。

旋音管裡的精靈

藉由轉動有皺摺的管子產生的聲響所收到的波,經由快速傅立葉轉換(FastFourierTrans-form)分析,發現產生駐波(此駐波是以方波的方式存在而非正弦波),並觀察經傅立葉轉換後的共鳴頻率分布,探討螺紋的有無、管子長度、開口大小以及角速度等變因的相互關係。

黑!不黑鹵化銀光化學反應及照相顯影化學動力研究

照相是我們日常生活常有的活動,由一張照片的完成過程來考慮,可以分為照相操作及照相後的處理。前者為攝影,後者為照相處理。雖然大家部會攝影拍照,但照相處理的化學變化卻鮮為大家所注意。譬如:底片為什麼是黑的呢?在新教材基礎理化告訴我們黑白照相術是以金屬鹵化物之光化學反應為基礎。硫代硫酸鈉與鹵化銀作用,生成可溶性之化合物,照相術上用為定影劑,因此我們想要揭開底片是黑色的謎底,所以自行設計此實驗,來研究照相處理主要的化學變化。

風的信仰-桃花心木種子的傳播

本研究藉實地的觀察和利用人為操作實驗的方式,探討桃花心木種子的傳播機制。研究過程中我們觀察記錄種子的形態和構造,也測量了種子的質量、長度及翅寬等形值、以及不同風速、不同高度下種子飄落的時間及飄散的距離,更進一步還改變種子的形態且進行同樣的試驗比較。由實驗結果得知,風強度愈強,種子飄落的距離愈長,飄落的時間則愈短。種子於較高的高度落下,飄落的時間及飄散距離較長。種子浸溼後,其飄落時間及飄散距離皆受影響而減少。種子的形態與其散播的能力有關,利用複回歸分析發現,種子質量較輕、長度及翅寬較大者,飄落的時間及飄散距離較高。其他有關種子形態、構造的描述,在本研究結果中也有詳細的說明與討論。