全國中小學科展

高中組

馬步玄機

象棋中的馬因走法特殊,能走滿棋盤上的每一點,在趙文敏教授所著「寓數學於遊戲(1)」 中,有相關的証明,但是如果改變馬的走法,會不會走滿棋盤呢?若改變範圍的限制,有沒有不同的結果。

We Are BZ-振盪反應的探究

振盪反應顏色隨時間有週期變化,一般需借助昂貴紫外光/可見光分光儀,這不是一般高中能進行的研究。於是,研究者動手自製振盪偵測儀並以此偵測儀探測溴酸鉀、硫酸、硫酸亞錳、丙二酸及亞鐵靈等反應物產生的振盪反應。 \r 本研究結果為: \r 1. 設計出自製振盪偵測儀以探究振盪反應 。 \r 2. 求出本實驗速率定律式 R=k[KBrO3]1.10[H+]1.23[MA]0.38 及活化能22.8 千焦。\r \r 3. 確認自製振盪儀可靠性--以紫外光/可見光分光儀進行相同振盪反應求其週期變化及反應速率級數所求得的確認。 \r 4. 振盪反應在洋菜溶液裏呈現同心圓圖形。它沿模型形狀產生圖形、沿磁場方向產生圖形但不受器皿形狀影響。 \r 5. 定性分析並確立出振盪各反應式。

星系團照妖鏡.

我們藉由電腦多體模擬的手段,透過對宇宙微波背景輻射中之Sunyaev-Zel’dovich 效應(簡稱S-Z 效應)的研究,來探討星系團的一些根本性質,以便應用在觀測上。重要的發現有: 一、 星系團的S-Z 效應之強度(即所造成之背景輻射的溫度變化)ΔT = ,其中 r 為至星系團中心的距離,a、b、c均為常數,且c = ?1.0 ± 0.22。 二、 星系團的質量密度 = ,且c = ?0.71± 0.087。 三、 星系團總質量M(單位為太陽質量)與其中心S-Z 強度ΔT(單位為K)的關係為: M = 1018.2±0.360 ×T1.00±0.081。 四、 星系團總質量M與其總積分ΔT (ΔTtotal)的關係為: 五、 以後將可根據以上的四和五,推算出所觀測到之S-Z 星系團的質量。 我們的研究成果,將可在短期的未來,直接應用在許多期待中的觀測結果上,以揭開星系團 的神祕面紗。

液滴碰撞-撞出能量新觀點

本研究著重在觀察水滴的碰撞,以微量滴管控制水滴質量由0.01g~0.05g漸增,以高速相機拍攝,紀錄極短時間內的碰撞過程,而後將照片分析,求出碰撞前、碰撞後動能變化,計算出動能損耗率,最後以圖表呈現數據,找出其中特別的發展趨勢。實驗結果發現:(1)水滴碰撞後融合或分開的機率受質量影響;(2)在碰撞後動能損耗率方面,主要受水滴質量、入射速度、碰撞參數對水滴粒徑比例、碰撞後融合或分開等,皆有影響,並集中在50%~80%之間;(3)水滴在碰撞後動能竟然增加了!深入研究發現可能與表面位能的釋放有關,並推導出相關公式驗證。

用電防災節能屋

設計兼具用電防災與用電節能之保護系統,並提供防範電器火災之道。電暖器或除濕機可能因為人為操作不當產生異常高溫或自燃導致火災,本作品可於發生重大災害之前,預先關閉電器,阻止高溫繼續延燒。當偵測電器周圍溫度超過40°C時,電源會立即跳電,並啟動「語音廣播」與「警告字幕」,即使住戶外出也不用太擔心,系統已關閉危險電器,「第二字幕機」仍保留顯示以便讓主人返家時可儘速掌握,字幕提供簡易故障排除技巧。設計「聲控安全插座」以及「磁性安全插座」,解決老人或小孩夜間摸黑找不到開關容易跌倒的問題,只要以聲控方式即可點燈或關燈。節能方面:自由選擇節能模式,只要外出時關門,就會自動幫你關電節能,並以有語音提示以及電表顯示耗電量。

向氧說不!─談油脂的自氧化及抗氧化劑

去年暑假經過聯考的奮戰之後,大伙兒決定到麥當勞辦個慶功宴!在大塊朵頤、啃著炸雞的同時,看到廚房中一大桶的作雞油,這使我們想到,近來食用油脂的健康越來越受社會大眾重視,我們便決定要對油的自氧化過程加以研究。

豈能食無肉-肉類含硝量之測試與探討

宜蘭是臘味食品的名產地,而臘味食品,卻是添加物的最佳去處。因為此類添加措施常未顯及人類的健康,甚至會對人體造成重大危害,所以每逢年關將近,報紙便時時提醒人們注意選購合乎安全標準的食品,近來「硝」被認為是可怕的致癌物,囚為它會導致亞硝胺等前驅致癌物的發生,而它卻被廣用於各類醃漬食品中。因此,我們想就食品中所含的硝類添加物,做一淺近的測試與探討。

銀晶體之研究

在一次偶然經驗中,我們得知:於濃度恰適的 AgNO3 溶液中,置入 Hg 數滴,可生成潔白晶亮的 Ag 晶體;但,何謂恰適的濃度呢?又,在 AgNO3溶液中添加酸、鹼;或改變如 pH 值、溫度 … … 的變因,對晶體之長成又有何影響呢?在尋遍群書,若無解答的情況下,我們想自製些簡易的實驗來追求結果。

風吹沙—草漯沙丘粒度及鐵礦砂含量分析

草漯沙丘群位於桃園縣沿海。砂丘群東西延長約8公里。其外緣長寬約數十至數百公尺的砂灘。單獨的砂丘走向為東北東,與冬季盛行東北季風呈現一小夾角,主要為風積作用形成。本研究取草漯沙丘表層、垂直方向沉積物,以及附近海灘表層之沉積物。利用過篩、磁鐵吸附的方法,分析沉積物粒度分布情況及磁鐵礦砂含量變化,藉此了解其相關性。依據沙丘表層顆粒分布,沙丘面海一側中段,所受風力應最強。沙丘頂部附近磁鐵礦砂含量變化大,可能因為風的侵蝕作用造成密度大的磁鐵礦砂富集造成。沙丘面海面對北方一側採樣點,沉積物粒度隨深度變化週期明顯,可能與季節性風向、風力變化有關。

“軌”謎“心”竅

平面上有一個有趣的幾何性質:在平面上給一定圓,L1,L2,L3為通過圓心之三相異直線,若圓上有一動點P,過P分別作對L1,L2,L3之投影點A,B,C,此我們稱為P對L1,L2,L3之正射影三角形,則為一剛體三角形(RigidTriangle),即隨著動點P在圓上移動,ΔABC之形狀、大小不變。本篇研究主要是針對L1,L2,L3之相對位置,分別探討P點在圓上移動時,其正射影三角形之性質及其五心之軌跡。更進一步將P點在圓上移動之情形推廣至P點在其他圓錐曲線上移動之情形。這次的研究,我們利用了GeoGebra的軟體協助觀察各種情形之軌跡圖形,並引入了三線坐標系之觀念協助我們推導公式,研究中善用了三角形的五心中三線坐標系與直角座標系相互轉換之性質,搭配高二學習到的圓錐曲線內容,得到許多令人驚喜的結論。