全國中小學科展

高中組

海洋中漂渺不定的旅行者-漂沙

海岸周遭的變化隨著日月星辰的徒行而改變著,海灘上的波浪與沙子也隨之受到改變,在不同的速率侵蝕堆積下,產生了不少的新生地,同時也可能造就新的海岸風貌、無論是人為或是自然而生成,都對人類的活動產生些不同的影響。本實驗使用了大型的玻璃水槽,在其中放置沙子,改變其擺設角度,或是進一步的控制其中之水量,使用自製貣波器,讓沙子在水中模擬海岸的變化,觀察其中漂沙的演變以及模擬新生地形成之初的演變過程。然而,新生地的形成範圍之廣,海岸工程也不免是門浩大的學問,自然與人為各有其利弊,在只有一個地球與有限的沙灘土地上,種種的可能性有待我們去探討與深入研究,所謂世界景觀無奇不有,但這也要有心人去發現才得以窺知全貌。

天羅地網-花蓮港港池共振

本實驗的感測系統利用喇叭、鍍鉑黑電極、波型產生器、鎖相放大器、及 sciworkshope750 介面卡組合成一套系統。此系統使偵測精密度大幅提升,使得花蓮港模型尺度變小(120×60×4cm),因此可節省實驗的成本與時間。(精密度達3.0×10-4cm/mV) \r 本實驗希望藉由模型的建立,感測系統的整合,以及傅立葉分析,使研究者可在各種模型條件下,獲得水波傳遞的相關物理量。本實驗雖為縮小模型,但由於系統的精密,測出的共振頻率、衰退時間及振幅皆非常明顯。 \r 鑒於花蓮港喇叭狀港池經實驗後證明容易造成港內共振,且不同的入射波頻率不同,所造成的共振現象及共振位置相當複?,首要課題是要在港內設置適宜之消波裝置,減緩共振現象。本實驗由降低水波震盪時間及消弱震盪幅度兩方面著手,分別於港壁設置消波線,及於港底設置網格。 \r 在模型實驗中,前者以最鬆散、分支最多且孔隙最大之毛線效果最佳,棉線次之而尼龍繩最差;後者則以網格孔徑最大的鐵網消弱振幅能力最為極致,塑膠網次之而孔徑最小的紗布最差。

“孟”幻泡影

在以下所提到的泡膜,皆只討論由相同液體所構成,且泡泡以不同大小兩兩接合。當泡泡互相接合時,因為表面張力與泡泡內外壓力差的關係,會慢慢移動至最穩定的狀態,我們由兩個泡泡結合時的Plateau結構理論,嘗試去推論三個泡泡相接達穩定時的結構公式,發現此結構公式符合孟氏定理的圖形,再由這個理論架構去推導四個泡泡相接情形達穩定後的結構之公式,發現也符合孟氏定理,再延伸討論n個泡泡時的可能狀態。

戀鏈黴菌-鏈黴菌對真菌影響因素之探討

本實驗分別由拮抗、透化圈、葡萄聚醣分解?及幾丁質分解?基因和超寄生等四大方面來探討鏈黴菌和五種不同病原真菌的交互作用。結果顯示所篩選之鏈黴菌對真菌多具有抑制生長的作用,且鏈黴菌所產生的抑制物質會因不同採集地區而有所差異。另外超寄生現象之結果顯示鏈黴菌會纏繞在真菌的菌絲上,並使真菌菌絲失去活力。由此實驗結果證明鏈黴菌會對真菌的生長造成抑制,未來可應用在植物病害的防治上。

利用RNAi干擾蛋白表現提升綠藻產生氫效率之研究

藻類產生氫氣的目的是為了彌補不能順利進行光合作用產生ATP與NADPH所產生之代償反應,負責催化氫氣製造的是產氫酵素(hydrogenase),它必頇在無氧的狀態時才有活性。我們利用RNAi的方法干擾葉綠體中光系統II(PSII)的蛋白表現,進而抑制PSII。當PSII之作用受到抑制,隨即面臨因缺少電子而無法順利產生ATP與NADPH,造成呼吸作用速率提高。一段時間之後,水中的溶氧被消耗殆盡,產氫酵素會利用得自PSI的電子,將氫離子還原成氫氣,並釋出綠藻體外。本研究利用RNAi干擾小球藻(Chlorella)D1蛋白表現,結果已篩選出2株轉殖株,其PSⅡ光系統中的D1蛋白表現呈現較低活性,而且其光合作用活性較野生株小,預期轉殖株應能產生氫氣。

潮汐成因分析與探究-以花蓮港為例

本文分析中央氣象局1999 至2008 年間六年的花蓮港實測資料,排除颱風暴潮的影響後,討論月相變化、月亮仰角、太陽仰角及月地距離等變因對潮位變化及延遲時間的影響。運用統計法,將各月相同相位的潮高和高潮間隙進行疊加平均,以比較月相變化的影響。在全年月相疊加平均潮高中,發現每天的兩次滿潮潮高約相同,且朔和望的滿潮潮位相近,表示排除其他因素,朔、望滿潮應相同。另外,高潮間隙在望和朔時較小,上、下弦月時較大,可能是因為朔、望時引力有加乘的效果,故延遲較少。分析比較不同季節、月相及日、月仰角的潮位,由此而知,月上中天所引起的潮位變化和月前滿潮較為吻合,因此我們認為海底黏滯力很可能使滿潮延遲180 度以上。

磁電場中金屬的鍍鑄

電化學單元在化學領域佔有重要的地位,本研究利用氧化還原反應析出金屬樹,將本單元內容趣味化、實驗試藥減量及操作簡化,符合當今環保生活之要求,更開拓學習視野,在未涉及艱深或精密儀器之使用下,將學習領域深入碎形理論及實作的探討。

以HHT探討311日本海嘯對台灣各港的影響

本研究以希爾伯特-黃轉換 (Hilbert Huang Transform, HHT),來分析311日本海嘯對台灣各港的水位變動影響。利用HHT將各港驗潮站資料分解成數個本質模態函數 (Intrinsic Mode Functions, IMF),從中找出天文潮和海嘯影響的IMF。將主要的天文潮及趨勢線濾除後,可清楚看出海嘯影響水位的成份,進而分析各港口海嘯波抵達時間、振幅大小和主要頻率等。由 IMF 中可發現海嘯波來臨前海水水位退潮及急升狀況。此外,東部各港呈現出較為明顯的地震前導波(P波)所引起的高頻震盪波,與地震發生時間、P波傳遞速度、海水傳遞延遲及各港水位抬升時間都大致吻合,但較海嘯波到達時間大幅提前。上述研究結果,對瞭解海嘯波特性,將有所助益。

蘭陽溪流域環境品質之調查與研究

攤開全省的地圖馬士就可清楚地瞭解,台灣東北角三面環山,一面臨海的宜蘭縣獨自成為一個地理上的小單元”由於重山峻嶺阻擋濕暖氣流的繼續挺進,使宜蘭地區帶來充沛的雨量,也造成不少問題,因此最近幾年來,各級政府對宜蘭地區最重視的措施奠過於「治山防洪」這個主題。而蘭陽溪是宜蘭縣的主要河川,長約 73 公里,沿著雪山山脈與中央山脈之分界線一路往下,貫穿蘭陽平原,兩岸耕地約達 12000公頃,其重要性可想而知,故身為蘭陽地區的一份子的我們,便想利用我們極有限的知識,對蘭陽溪作一番基本的調查與研究。

振盪反應─顏色振盪

我們在“ 科學教育月刊”中(1),看到陳素貞教授介紹“化學魔術一振盪化學反應 ” ,引起我們對振盪反應的好奇與興趣。上述文章介紹一些非平衡系統中,某些物種在消失一段時間後會再生成,生成一段時間後會再消失,週而復始地做週期性的振盪。這些反應可以是顏色在時間上的振盪,或是化學波紋在空間上的振盪。這些魔術般的振盪反應與牛命現象如心跳、新陳代謝、生物鐘等有密切的關係,簡直太神奇了。我們於是更想進一步探討振盪反應─顏色振盪的反應機構。