高中組

物理課做水波槽實驗時，重疊的波紋引起我們極大的興趣。於是老師介紹我們看一篇( The Physics Teacher)雜誌中有關Moire' Pattern 的文章。Moire' Pattern 的特徵是當有寬度的條紋彼此重疊時，會出現一些新的圓形，我們對於這些富於變化，又具有規則性的圖形，感到興奮不已，就開始研究了。

蟑螂是一種古老的生物。看起來並不顯眼的牠，竟然存在至少三億年之久，可見其適應環境的能力是其他已絕跡的生物所望塵莫及的。至於這三億年牠是如何度過的我們並不清楚，但我們可以從觀察蟑螂面對逆境的反應著手，期望透過本實驗來找出答案。我們藉著溺水使蟑螂面臨缺氧逆境，計算達到昏迷所需的缺氧時間，以及蟑螂昏迷後到甦醒所需的時間，發現蟑螂甦醒所需的時間(平均 ±標準誤：1787.4 ±117.3 秒)，遠大於達到昏迷所需的缺氧時間(270.7 ±18.7 秒)。此外，藉由間隔 90 分鐘的重複溺水，發現在第二次與第三次溺水產生昏迷所需的缺氧時間，比第一次溺水長，也就是曾有溺水經驗的蟑螂，較不容易因缺氧而昏迷。此外蟑螂昏迷後甦醒所需要的恢復時間，無論是第一次、第二次還是第三次溺水，皆無明顯改變。我們利用氧化鈣等藥品與器材，設計出一套方便又有效的方法，可以測量蟑螂等小動物的耗氧量。結果發現一隻蟑螂的耗氧量其實並不高(約 0.294±0.019 毫升/小時‧公克，n = 12)，也就是說，就算在氧氣極少的環境下，也可以生存一段時間，這是一般動物所無法達到的境界。也許，以上那兩點可能就是蟑螂可從三億年前存活至今而不被滅絕的原因吧！我們藉由自行設計架設的器材設備，已經發現許多有趣的現象，包含蟑螂的呼吸商(respiratory quotient)在活動期會下降，顯示蟑螂在活動期是以脂質為主要的能量來源。此外，經歷缺氧逆境後的蟑螂，其耗氧量會增加，但其呼吸商會下降，顯示出蟑螂可因應逆境而改變其生理狀態。以上的結果皆可說明，我們自行設計架設的測量設備，可以用來解開蟑螂生存秘訣的謎團。

為求在一般實驗室中能以簡單的方式建立並探討螢光發光的原理，添加不同金屬離子當催化劑，發現部分B族過渡金屬離子能啟動整個機制而發光。在我們的實驗過程中發現過渡金屬離子與雙氧水其條件缺一不可。 過渡金屬離子能協助反應物中的“鄰苯二甲酸甲酯”與H2O2產生的O2反應形成一種高能量的過渡狀態，而這種高能量的過渡狀態再將能量轉給染料發光。“ 另外我們也以鄰苯二甲酸甲酯為主體，改變碳鏈以及與醯胺類的化合物作為比較，發現醯胺類的化合物並不會發光，而酯類的碳鏈愈長其發光亮度的最高值則會降低。另外討論了官能基在苯環上不同的位置，進而提供了在反應機制上一個較合理的解釋。

果蠅是日常生活中可時常觀察到的生物，而參考前人的報告結果可知，果蠅具有辨識嗅覺以及對嗅覺產生學習記憶的能力。本次實驗的目的，是想探討果蠅經過嗅覺學習行為之後，可分辨不同氣味的最低濃度為何濃度，以得到果蠅可以感受到的氣味臨界濃度；並且利用高溫或是電壓刺激以產生的嗅覺記憶，比較其能夠分辨的最低濃度是否會有差異。我們利用自製的果蠅嗅覺選擇器進行實驗，當以高溫作為處罰，測量果蠅在面臨不同濃度(1M~10-4M)的蔗糖溶液以及固定濃度(0.001N)的醋酸溶液時，發現果蠅起碼能夠感受到10-3M 蔗糖溶液並產生學習記憶行為；而以電壓作為處罰，果蠅可分辨蔗糖的最低濃度下降到10-4M。因此我們發現，果蠅在強烈的處罰之下，比溫和的處罰能分辨出更低的蔗糖的最低濃度。

本實驗主要在研究等間隔的方格導線(以下均稱為”網格電路”)之電流、電場及電位的性質，進而擴展到平面導體，並驗證克西荷夫定律。首先，以23×23 規格的鐵絲網網格通以直流電探討電流-符合「結點定律」，電壓-符合「迴路定律」。其次，由其電場分布圖修正邊界的問題。最後，測出平面導體的電位分布圖，比對網格電路電位分佈圖之相關性非常相符合，由此推論平面導體的電場分布情況。

茄苳窗蛾(Microbelia canidentalis)，屬於鱗翅目完全變態昆蟲，生活史約三個月，幼蟲宿主主要為大戟科的茄苳（Bischofia javanica）；幼蟲各發育階段的掩蔽行為及攝食行為皆有差異性；捲葉行為共有兩次，第一次捲葉於三齡幼蟲末期，需時一天，捲葉後開始攝食，當蛻皮為四齡幼蟲後，繼續將葉捲捲至葉主脈，一週後，進行第二次的捲葉，另形成一較大的葉捲，於其內製作一葉苞，化蛹，羽化。將採集的葉捲經過測量分析，發現葉捲大小雖有所不同，但葉捲長度及切痕長仍有一固定的比例，約為1.7。 捲葉行為的第一個實驗為探討葉片擺放角度對茄苳窗蛾幼蟲捲葉的影響，實驗發現，當葉片擺放角度愈大，葉捲中軸與葉主脈的角度愈小，可能代表的是重力影響下，幼蟲為了力學平衡，所作的因應；第二個實驗為葉片形狀對茄苳窗蛾幼蟲捲葉的影響，發現葉緣缺刻可能為茄苳窗蛾幼蟲捲葉時切入的依據。

高中化學東華本實驗35「離于交換樹脂分離法」中，以12M HCl溶解含Fe 3+、Co 2+、Ni 2+之鹽，使成氯化物錯離子FeCl6 3-、CoCl4 2-、NiCl4 2-，以與 Dowex 陰離予交換樹脂 No.2 中之 Cl-交換，而吸附於含樹脂的玻璃管柱中。然後逐次降低HCI 濃度，使錯離子之生成反應逆向，再回復為水合 Ni 2+、CO 2+、Fe 3+中陽離子，它們不被樹脂所吸附而由管柱中溶離。般小穩定的氣化物錯無子在HCl 濃度高時即可被溶離；而最穩定的氣化物錯離子在HCl 濃度低時才能被溶離一而Fe 3+、Co 2+、Ni 2+離子是否已溶離出 ，可由定性檢驗得知。依據課本的實驗，溶離時必須保持溶液均勻的流速（每分鐘 2.5ml )，否則會減低 Fe 3+、Co 2+、Ni 2+ 的分離效能，影響混合液的定性鑑定一而大多數同學均未能如此。再者，離子交換樹脂雖於實驗後可以再生一但是，我們發現：許多樹脂於實驗後雖用蒸餾水沖洗 · 並以2M HCl維持濕潤 ，卻已變為綠色，而不是原來的黃褐色，多數同學的實驗未能成功，或許是肇因於此吧！基於以上原因，我們多方思考是否可對此實驗作－變通，期能獲致較為明確的結果，於是進行本研究。

臺灣自來水生飲的問題重重，導致自動飲水機成為社會的寵兒，由於使用機會日增，對人民生活影響日鉅，所以水質的潔淨與否，確實對大眾的健康有重大的影響，有感於此，引發吾人研究的興趣。

“花粉的形態與萌發”的實驗是高中生物教材第九章─“種子植物”的補充實驗課程(1)。在去年準備生物科實驗操作競賽練習此實驗時發現當時所採集之材料，根據課本所提供之方法進行，無論如何嘗試，均不萌發，連老師都無法解釋清楚。但是查遍所有參考文獻，真正討論花粉的資料實在很少，且大都是探討花粉形態學(Palynolgy)，甚至原文資料亦十分貧乏，故引起我們對此一問題的強烈興趣。

在人口爆炸的 20 世紀，農作物的增產是無可須臾遲緩。植物體的含氮有機物，不但含量頗多，而且是生理上酵素、肢基酸、核酸、瞟呤等蛋白的構成要素，為了增加農作物的生產，瞭解氮的代謝作用是非常重要的。植物吸收各種含氮化合物以供體內之需要，其中以硝酸鹽氮和銨鹽氮為最主要來源，而在土壤中大部分銨鹽會經硝化反應轉變為硝酸鹽，再供植物體吸收，其反應如下。