高中組

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。

台灣素有「蕨類王國」之稱，台灣產的蕨類約有六百餘種，其中特有種約六十種，不僅資源豐富，單位面積的蕨類種數更是世界之冠。此外，蕨類也是高中生物教材中非常有用且有趣的相關教學資源。旗尾山擁有豐富的動植物資源，可是我們對這個環境中的蕨類植物族群，卻瞭解很少，因此，我們覺得有必要也很有興趣針對旗尾山的蕨類資源進行調查研究。

我們看到地球科學有關礦物的知識引起了我們對礦物研究的興趣，臺東又是多山，因此我們不斷地收集各種礦石，並且在老師的指導下將下列收集的礦石一一分類，以便作為將來繼續研究之用。

給予金屬圓盤初速度，記錄其在空轉下之煞車過程，可得空轉角加速度，此角加速度為慣性與摩擦力共同作用產生，於本實驗中為極小定值；再進行實驗通上磁場，使金屬圓盤產生渦電流，並配合磁場方向，依安培右手開掌定則，可得和運動方向相反之阻力，產生煞車角加速度，進而使金屬圓盤停止轉動；扣除空轉下即存有之角加速度，即為渦電流效應下產生之煞車作用。由公式推導加以實驗數據的映證，可得下列結論：一、煞車力矩正比於轉速二、煞車常數Kt 與金屬圓盤材質和結構有關三、煞車力矩與電磁鐵輸入電流平方成正比四、高導磁率金屬之煞車力矩與氣隙厚度平方乘積為一定值並根據討論和結論部分，加以探究電磁煞車未來應用與發展。

1.近年來沿海地帶，由於地下水的大量抽取，常造成海水侵入地下岩層中，污染地下水。為瞭解砂層紋徑與海水滲透的關係，而作本試驗。2.因高中地球科學課程所學有限，無法作詳細精確的試驗，僅作簡單的砂層粒徑與海水滲透速度的關係。

在數學課堂中，老師拋出一道甄試的口試題目，那是一道有關蟲類繁殖過程中，探討子代存在的位置及其規律性的題目。我們除了解決原題目外，並改變其維度、形狀來探索其狀況。首先，我們藉由電腦程式來驗證手算的正確性，再用數學算式證明，而在推導的過程中，竟發現其解與 、「一路領先」、 數列、 數列、 數列、 和 有著密切的關係！

實驗課本中的動量守恒實驗，一度空間是使用滑車碰撞，二度空間是用一球從軌道上滑下來撞擊放在軌道前支架上的球。前者有相當大的摩擦力作用，後者則很難使兩球碰撞時不受支架的影響”於是我們就探討能否設計新實驗予以改進。並且課本也無三度空間碰撞的實驗，所以我們又想到：「我們的實驗能否不僅只改進一度和二度空問的碰撞，而且也能包容三度空間碰撞實驗？」我們相信設計出一個實驗，能將幾個在課本裹被割開的實驗，重新結合為一體，是倘得我們努力的方向，便開始了研究過程。但由於二球在碰撞期間，仍受「重力」這一外力作用，使我們又設計實驗測量碰撞時間，來估計重力的影響程度。並發現碰撞時間受甚多因素影響，便決定控制變因，研究它和速度及質量的關係。並且由於碰撞時間甚短，而兩球落地時間也不易精確量得，我們也需要一線路來控制電磁鐵的電源，因此便想到利用數位系統這一新方法來控制整個實驗。就在這一步又一步的改進當中，我們成功地做出了整個實驗。

本實驗使用香水百合花花粉粒子來觀測其在下列溶液中的布朗運動：HCl、CH3COOH、NaCl、KCl、NaOH、Na2CO3、C6H12O6、C12H22O11、ZnSO4、Na2SO4、C2H5OH、H2O2、Ca(OH)2、CaCO3。藉由三眼顯微鏡量測電視螢幕上花粉粒子布朗運動的路徑圖，並由此算出粒子運動的平均自由徑（λ）。 用統計學的方法分析，就容易濃度、酸鹼度、解離率三部份來討論實驗結果，發現：溶質粒子的大小事影響花粉布朗運動λ值的最大因素；ｐＨ值越大的溶液，λ愈小；解離率愈大的溶液，λ愈小。 推論其原因，認為溶質粒子愈大，花粉周圍的粒子愈小，周圍分子的撞擊力不易平衡，故λ小：OH - 較H + 的氫鍵強，所以PH值愈大的溶液，因有愈多的OH - ，而使溶液不穩定，故 λ愈小；化合物溶於水解離後的粒子是"離子"因是帶電的粒子，故使花粉粒子在溶液中的運動較不穩定，故λ較小。 此外，我們的結果分析推論亦可在第四部分「混合溶液 – 布朗運動」的實驗結果獲得驗證。

觀看掃地機器人的運作後，發現其效能不彰，促使我們欲瞭解並模擬其可能的最佳行進路線。本作品將掃地機改成圓盤，假定其以彈性碰撞運動方式行走於矩形區域內，並利用對稱路徑的方式推導出圓盤在不同形狀的區域以不同角度及位置出發的覆蓋面積公式，藉此探討其行進路徑及覆蓋面積；此外，我們為避免路徑重疊而推導出對出發斜率的限制。最後，我們分析數據以瞭解實際運作的情形，從數據中發現，面積覆蓋率和出發角度並沒有絕對關係，而是與碰撞次數關係密切，這樣的結果令人有些出乎意料，卻進一步讓我們瞭解真正影響面積覆蓋率的因子。然而，我們知道面積覆蓋率與運作效能不可兼得，於是我們對這部分做了探討，試圖找出令人滿意的行進路線。

在人體內經由呼吸作用，容易產生自由基，可能導致癌症、老化等問題，所以在食品中常可看到強調具有抗氧化的成分，可消去自由基減緩細胞氧化。所以本實驗主要以食品中所含的抗氧化劑，因具備有還原能力，將四氯金酸溶液還原成為金奈米粒子，以金奈米粒子的顏色和吸收光譜圖，來探討不同食品的還原能力。經由實驗結果顯示具抗氧化劑的食品確實對於四氯金酸溶液具有還原能力，所得金奈米粒子的粒徑相較於以檸檬酸鈉還原而得的粒子其粒徑較大，而在實驗的食品中，以綠茶溶液所得的金奈米粒子粒徑分佈最為均勻。在實驗中也探討以不同浸泡時間的綠茶溶液，對於還原製備金奈米粒子所產生的影響，可知當浸泡綠茶時間約在 4 到 6 分鐘時，金奈米粒子溶液有較大的吸收值。此外，也以不同濃度的維他命 C 溶液還原製備金奈米粒子，將維他命 C 溶液的濃度對金奈米粒子的吸收值作圖，可得到一良好的線性關係，可做為檢測未知濃度維他命 C 溶液的方法。