全國中小學科展

高中組

四面體內共點線及共線點的研究\n(原為:四面體內直線共點之性質與應用)

以前在解題時,常用到塞瓦定理及孟氏定理等平面三角形中的定理,因而對四面體也產生興趣,因為塞瓦及孟氏定理都是把 〝 共點 〞 這種不易使用和想像的條件換到 〝 線段的乘積 〞 這種易於利用和理解的條件,因此我們便想研究是否四面體也有類似性質。

溫室效應現形記──宜蘭長期氣溫之分析

隨著工業進展的腳步愈來愈快,人類的生存環境也產生了或多或少的變化,溫室效應即為其中的要項,它的嚴重性已引起了各界的關注,而最近在宜蘭地區也常可聽到老一輩的人說:「現在的冬天和我們小的時候實在差太多了,那時候才真是冷啊!不像現在 … … 」之類的話,我們不禁納悶,宜蘭地區的氣溫是否真的升高了呢?或有無其他的異常現象出現呢?於是,我們開始對蘭陽地區長期的氣溫變化作了以下的研究,也藉此對自己所生長的環境多一分瞭解與認識。

蓮香惜癒─香水蓮植物性胎盤素之探討

本實驗於香水蓮花蕊下部的輪狀盤構造,取出透明狀分泌物,此物質與坊間美容業者所謂的植物性胎盤素,有諸多類似之處。本分泌物經化學定性分析後,初步確定含有蛋白質、胺基酸、脂質、多酚類的鞣質(具抗氧化效果)、及??類衍生物等,並以紫藍色花系香水蓮分泌物含量較高。本分泌物作用於生物細胞時,能促進細胞修補及生長,並保護逆境中細胞。高濃度的此分泌物反應較劇烈,可能造成鞣質沉澱及離子毒害,故不適宜用於抵抗力弱的組織(如渦蟲尾部)。唯水溶性組於濃度高時比濃度低時較能救助抵抗力弱的組織。

水柱會打結

在池塘邊的水中,時常掀起一陣陣的漣漪;而我們在洗碗時,水柱撞擊碗盤上,水柱上竟也起了層層的波紋,它們一樣的嗎?我們利用 V8 結合影像擷取卡,代替相機取得數據,以 Excel 製圖協助數據分析,探討水柱節產生的條件、形狀及對其影響之變因。當光滑的水柱以慢的速度撞擊任何接觸面時,水柱就會產生節,節愈接近下方者,愈接近球形或橢球形,上方者並不是上下對稱的。節產生的起源可能是駐波嗎?假如是駐波,除了節點外所有的介質都會振動,在水柱形成的節上面根本看不出振動的現象。應是來自於水柱下方與物體碰撞而引起的,沒有碰撞,水柱上就沒有節。碰撞會引起水流動速率減緩,同量的水一樣要流下,只得往外擴散,使水柱變粗,而水速減緩,水往下的流速減緩,水柱側方的壓力會增加(白努力定律),增加到水柱形成突出的表面,表面的表面張力與增加的水壓恰達成平衡,而引起此週而復始的現象。本實驗涉及高二物理的流體力學(表面張力、白努力定律)、功與能,在少數書籍也有說明節產生的原因,但全認定為駐波,此說法實有爭議!

五顏六色─利用旋光色散製造各種單色光

不同範圍波長的色光對某些植物之生長具增強或壓抑的作用〔 1 〕。而在自然界中,生化的領域裡,許多光反應受某幾段範圍波長色光的影響。大家所熟知的產生色光方法,不外乎是稜鏡色散、光柵色散及濾光鏡等。其中稜鏡色散、光柵色散對不同色光有分布在不同光徑上的缺點,而濾光鏡則只能得到其中某一範圍的色光,無法產生多範圍波長色光之光束。因此我們想到是否可以利用光的其他性質,來產生特定範圍的混合色光?以滿足生化反應上的需要。

彩虹人生

彩虹人生的研究,主要是為了照顧身心障礙者與老人在交通上的安全,原本想在柺杖上加貼反光貼紙,不過發現反光貼紙須有燈光照射才會反射,而照射到才反射的速度過慢,會讓開車的人及機車騎士來不及反應,所以我們改用LED,讓LED自動閃爍,這樣可以讓開車的人及機車騎士提早發現前方行人,讓身心障礙者及老人在行走時更加安全,而我們第一個燈用的是七彩燈,原因是可以帶動後面燈泡的震盪效果,有了一閃一閃的警示,提醒駕駛人及機車騎士的效果會加倍。起初設計要用IC「NE555」來帶動LED的震盪,外加半調式可變電阻「SVR」可以調整速度與亮度、不過我們意外發現,七彩LED原本就會閃爍,到電子街詢問,更發現到有各種不同的閃爍速度,加上七彩LED可以節省許多空間,所以我們得到共識,以七彩LED並聯後面的LED帶動震盪,取代了原先要以IC「NE555」帶動震盪的位置。

田字草 ( Marsilea quadrifolia ) 形態學之研究

高雄市鼓山區靠近壽山的龍井社區旁,有一塊低窪的溼地,在水位較淺的泥濘中,生長著一大片不知名的翠綠野草,仔細觀察發現這種野草也可長在陸地上,甚至在岩縫中依舊生氣盎然,而且它的外形又酷似俗稱的幸運草。又經過進一步的資料蒐集,卻發現資料中僅寥寥數語,只介紹它是蕨類,名為田字草,又稱作蘋或四葉草,型態方面資料更是稀少,這些並不能滿足我們的好奇心,反而對它產生一股莫名的衝勁,想要研究它,所以展開下列的研究。

大安水蓑衣花粉粒的發育

一、本次活動觀察大安水蓑衣大安族群與清水族群的小孢子發育,發現:(一)兩族群小孢子發育,都有不同步的情形,大安族群中有23%花藥中小孢子發育不同步,清水族群有8%花藥中小孢子發育不同步。(二)兩族群的成熟花粉粒都有不正常的花粉粒,大安族群產生成熟花粉粒中有40%不正常花粉粒,清水族群產生成熟花粉粒中有55%不正常花粉粒。(三)結合上述觀察結果計算一個花藥在開裂時,大安族群釋出成熟且正常的花粉粒機率為46%,清水族群釋出成熟且正常的花粉粒機率為41%。二、根據本活動觀察,我們推論:(一) 大安水蓑衣有性生殖障礙發生在授粉之前。(二) 大安水蓑衣小孢子發育在小孢子四分體期(II)是花粉粒敗育(不稔性)發生的關鍵時期。

跳躍的蛋蛋--液體置入彈力球對彈跳關係之探討

我們藉由高速射影機觀察水在彈力球內受撞擊的運動情況,探討不同的情況下對彈跳高度比的影響。在不同落下高度方面,我們發現彈跳高度比不受初始落下高度影響。而在不同體積填充比方面,我們發現第二次彈跳高度比,與體積填充比成二次函數的關係,且極值發生在體積填充比為50%時。我們進一步從能量的觀點探討實驗結果,發現第一次彈跳後的能量損失正比於總質量承上初始落下高度,第二次彈跳所產生的能量損失,視為液體量與剩餘空間的競爭。比較往後的彈跳與液體體積填充比的關係,並再次從能量觀點探討之。我們發現,可以就由研究二、三的遞迴關係式推導出往後彈跳能量損失的關係。我們再次從能量觀點,解釋水運動情形如何與研究所得的關係式呼應。

別小看這「一尺之差」—海岸沙崙與水文環保

宜蘭自古就有「龜蛇把海口」之說,而海岸沙崙正是這得天獨厚的環境產物之一。近來沿海地區的地層下陷、地下水鹽化和海嘯避難等問題一直被大家所關切,而海岸沙丘也正與這些問題息息相關。本研究藉實地踏察與既有資料以探究海岸沙崙的成因與特徵,並嘗試引用高中物理與地球科學課本所介紹的基本流體力學和地球物理原理,併合「簡易地電阻率測勘」及「監測井水位資料」進行交叉分析,以探求沙崙下的水體分布概貌(藉電阻率ρ與地層水鹽度S‰推估)。結果發現:南北縱走的海岸沙崙,高度大多超過10m,在地面上能對沿海達成防風、防鹽,甚至緩衝海嘯之效;而地面下則能把持部份淡水(水位在海平面上方1-2m)形成壓力以抑制地下鹹水上揚。故而,請別小看「一尺之差」─每一寸地下水、每一尺沙崙在水文環保上都具有其正面意義,我們不應該恣意破壞。