全國中小學科展

高中組

氣體動力模擬

氣體動力論是一種微觀理論,而波以耳、查理定律雖是巨觀的實驗,但對我們而言,終究還是一種看不到的氣體性質推理,而促使我們本次的模擬實驗藉由真實粒子撞擊所形成的現象,解說氣體定律。 一、 理想氣體的粒子模型很難取得,因為真實的粒子必有重量,也很難達到彈性碰撞,我們以B.B 彈為氣體粒子模型,以馬達轉動撞擊B.B 彈,輸入的電功率P=IV 轉為粒子的動能,就算粒子與器壁為非彈性碰撞,若其散失有一定的比例,也就是當能量平衡時,以功率觀點, p電= p粒子得到 +p散逸 ⇒p電=kop粒子得到(ko>1),我們可視為粒子Ek 不變,由 IV=ko.NEk(N:粒子數,Ek:粒子動能),所以當N 固定時,我們可由p電值來代表粒子動能的大小,當N 非固定時,可由p電/N 代表粒子動能大小。 二、 ∵分子動能 1/2 mv2= 2/3 KT ∴ IV / N 也可用來代表氣體溫度(T)。 三、 垂直放置的活塞受有重力Mg (↓),若底部有粒子撞擊而使活塞上升一段距離而平衡,可得到F撞擊力 = Mg,而壓力P= F/A =Mg/A,∴若活塞截面A 固定則活塞質量 M 可代表氣體壓力P。 四、 B.B 彈活動的空間體積V=hA 也就代表氣體容器的體積,∵活塞的截面積A 固定∴可用 h 來代表容器體積。 ∴此次探討中,氣體的P、V、N、T 各以M(活塞質量),h(活塞高度),N(粒子數),p電/N(電功率/粒子數)來代表。

二度空間碰撞實驗的改進探討暨拋體運動.機械能守恆實驗的設計

「兩度空間的碰撞」實驗目的在驗證動量不滅,但原有設計缺點甚多,歷屆科展已有多件改良作品,準確度雖提高不少,但卻嫌繁雜不易行,我們也加以研究改進,在摸索的過程寫,竟然發展出一套簡便易行,且能適合多種力學實驗的裝置。振動計時器一直是甚多力學實驗不可或缺的工具,但因為紙帶打點的關係,無法突破一度空問的限制(國鐘物理第二冊提出「水鐘車」的裝置,雖可彌補這項缺點,可惜準確性太差)「兩度空間的碰撞」實驗即因此無法使用計時器以癢取數據而僅能做一種間接的驗證,我們為此設計了一種敲打計時器,當金屬球在玻璃塾上碰撞時敲打玻璃塾,藉金屬球的微跳動而留下打點的軌跡,以便分析,又設計了一組可平放斜放的實驗台,由此更推廣出一系列過去不便做的力學實驗。

全自動加油站

每當經過加油站時常可看到機車、汽車大排長龍等待加油,尤其尖峰時間常因人員不足而浪費顧客的時間,而有些顧客總是對加入油箱的油量起懷疑,而產生了不少衝突,循其其原因在於加油人員操縱易失公正,產生敝端,因此研究了此一自動加油站以代之。

廢能源回收利用

目前全球正向能源不足的危機當中邁進,有識之士大聲疾呼「節約能源」, 但成效似乎不顯著,其原因大都由於現今消耗能源的產品過於眾多,使得能源之消耗量日益增加; 因此積極尋找隨手可得且被忽略的能源。在我們浪費或消耗的能源中尋找一種方法,使這些能源再利用。

中國藝『數』-由雙錢結不變量來探討結其性質

本文探討結理論及不變量,來建構結的數學模型,並由雙錢結為分析主體,最後找出結的數\r 學表示式並推論判斷質結與複合結。\r 文章選擇雙錢結作為研究主題有二個主因:\r (1) 2000年,清大徐教授發表『把”雙錢結”一般化』一文,但文中只說明編結的方式[2],\r 卻沒說明它的結理論關係及數學模型。\r (2) 由課堂中師生的一時戲言所引出的好奇心。\r 文中利用結多項式及結群不變量來分辦質結與複合結,也印證高三所學數學不變量的具體意\r 涵,更學會雙錢結的編結方式及其數學模型,在分析雙錢結的數學相關性質中,由W.P.及\r Alexander多項式方法得出一個判斷複合結與質結的數學現象:『若結為質結則必存在唯一型\r 不變量,若結為複合結則必存在一組以上同型不變量。』

海中的環保者-重金屬對牟氏角毛藻影響之探討

我們所居住的林園,是重金屬污染嚴重的地區,而矽藻是環境污染的指標,矽藻受不同重金屬的污染不同,且對不同重金屬的吸收能力也不同,如果可以將矽藻的生長當成污水指標,將是更好的生物自動檢測污水的方法,未來甚至可應用於水族除藻功能,將重金屬加入適當濃度於水族箱中,以除去惱人的黑毛藻…與其它綠藻,相信也是未來可以研究的方向之一。由本實驗利用硫酸銨鎳、硫酸鋅、碘化鉛、硫酸錳、硫酸銅對牟氏角毛藻的污染,另外還利用導電度來測量牟氏角毛藻對重金屬的吸收能力。

宇宙魅影─以v e vμ v τ及相對論性量子力學探討黑暗物質之謎

由於參與天文社及閱讀相關書籍並藉由地科老師指導從高中地球科學課本下冊中學習了許多完整的天文知識,也藉此了解到了黑暗物質的問題,引起我們深入了解的慾望。並加上本身對理論物理和天文的熱誠在資料蒐集及分析的過程中,也認知了許多相關的知識,並發覺整個暗物質的問題並沒有當初所假設的架構那麼單純。所以我們再運用課本及相關期刊論文的內容將我們之前的理論重新架構,做多方面的討論,使整個理論更完整。

固氮籃綠藻培養的探討及經濟的效用

作藻類實驗時,觀察到含有「異胞」的固氮藍綠藻很特別於是想把它分離,找出適當的條件來,大量繁殖。

由K、G的垂足三角形發現新心

我們發現三角形重心之垂足三角形的近似重心,會落在原三角形的尤拉線上。由於此心未編錄在EncyclopediaofTriangleCenters-ETC中,於是我們將此發現傳給ClarkKimberling,經確認後,此心於08/05/31編錄至ETC中,編號為3363。在本文中,我們找到與此新心有關且未編錄在ETC中的某些點會共線,及某些線會平行之有趣性質。

泡沫浮除法去除水中銅離子

本組同學在課程實驗─銅與硝酸的反應,發現:此一小小的實驗,卻造成了不少銅離子廢水的產生,故本實驗欲利用泡沫浮除法具有佔地小、高速率操作、污泥體積小及濃度高等的好處,去除水中銅離子,使之延伸至其他重金屬廢水。