全國中小學科展

高中組

碰撞、能量與形變的探討

根據虎克定律,在彈性限度內,彈簧伸長量與其受力成正比,但彈簧並非完全理想,而受力超過彈限度,則彈簧會有無法恢復的永久形變產生,於是引起了我們的興趣。如果情況是兩物碰撞,其結果又將如何呢?於是便想設計一實驗來採討其奧秘。

設計、色計-自行設計微型比色計改良比色法實驗

本實驗主要是為了改善高三比色實驗之實驗的精準度而進行的。利用發光二極體作為光 源,搭配光敏電阻,並以塗黑的T 型玻璃管作為反應槽,組裝成自製微型比色計。 此實驗首先確認傳統比色法之精密度極差,接著針對反應槽長度、光源顏色及光源電壓進行篩選。選出最適合本實驗的反應槽長度、光源及適合光源的電壓,組成高精準度的微型比色計。 以自製微型比色計測量十個濃度不同之校正液後,確認本儀器之檢量線確實具有極佳之線性關係,便可進一步繪製檢量線,並計算待測溶液的平衡常數。本實驗不使用分光光度計主要是因為其成本較高,本組希望能以最低的成本,求之平衡常數。

新式電腦音樂合成器

電子合成器在今日月潭扮演著重要的角色,可惜操作繁雜,而電腦音樂所用的音樂合成器之功能大都稍嫌簡單,故雖然式電腦控制,但其音色因受到硬體之限制,不能有多大的伸展度。基於以上兩項缺點,加上今日電腦科技的發達,於是設計了這部新式電腦音樂合成器。

取點機率

膠體沉澱效果的新式測量法

要檢測膠體粒子是否存在於溶質中,並不能以一般的光學顯微鏡觀察得出,若是用廷得耳效應觀察光線散出的量決定,則將運用到大量昂貴的精密儀器,與繁複深奧的化學理論,本實驗主旨即在運用自製的簡單儀器測量待測膠體流經強磁場因磁電效應產生電壓,藉著改變沈降劑種類或劑量使電壓產生波動的現象,藉此評估各種沉澱劑對膠體溶液沉降效果好壞與最適當的劑量,並將此結果應用在實際污水處理作業的先期測試上。

PET與PLA共混材料之降解研究

目前從石油製造而來的傳統塑膠具有極難被分解的特性,而廢棄塑膠對環境及回收處理過程會造成許多汙染,已成為一項不容忽視的問題。實驗中利用日常生活中難以分解且極為氾濫的寶特瓶原料,聚對苯二甲酸乙二醇ploy ethylene terephthalate (PET),摻入具有生物可分解特性的材料聚乳酸poly lactic acid (PLA)。在固定PET之含量下,以不同比例之PLA進行共混後,製作成膜,以豬胰腺脂肪酵素Lipase from porcine pancreas,TypeⅡ (PPL)進行降解。 本實驗共分兩階段:第一階段實驗中,將共溶劑揮發製膜進行降解,但由於溶劑法所留下的孔洞,影響了降解速率;因此,在第二階段實驗中,改以熱壓的方式製膜解決孔洞問題,並進行降解。 結果發現:將PLA與PET混合後,確實可利用生分解材料PLA可被分解的特性牽引傳統塑膠材料PET進行分解,進而大幅度地減短PET分解所需的時間,而當PET與PLA皆為3% 時降解情況最佳。

有跡可循─C/2004 Q2 (Machholz)彗星軌道之研究

適巧Machholz 在去年8 月發現新彗星C/2004 Q2,而IAU 公佈其軌道根素,言明Q2 為拋物線軌道,永不回歸。本研究以14 次彗星觀測,以Find_Orb 程式計算Q2 軌道根數,並分析軌道變動性及可能原因,進一步驗證萬有引力並尋覓可能之擾動因素,同時進行了彗星運動模擬。結果顯示:Q2 軌道為橢圓而非拋物線。各根數中,a 變動稍大,其餘誤差小於2 %。軌道形狀雖有不同,但不改變與黃道相對位置。再者,Q2 近、遠日距為1.2、114AU,回歸週期438 年,表示它來自歐特雲,屬週期彗星。又因Q Q2 與地球軌道相距0.3AU,並不會造成流星雨。以星曆表做靈敏度測試,顯示本研究相當準確。在三點軌道計算,若時間取樣適當,根數並無明顯誤差。因Q2 到訪不久,引力攝動不明顯;由Q2 亮度對時間作圖可知Q2 亮度屬規則變化,故Q2 受非引力影響極微,後續應著重引力攝動項。將來Q2 軌道會如何呢?有待後續追蹤。

都是駐波,為什麼差這麼多?

高中課本中關於駐波所教授的只限於繩波,而且只談兩種情況:兩端皆為固定端 頻率f=nv/2L 時會形成駐波;一端為固定端、一端為自由端時 頻率f=(2n-1)v/4L 時會形成駐波。但我們實際做實驗的結果,無論是直線駐波或是平面駐波,給予一強迫振動,則不管其頻率為何,均可找到節點或節線。另外在課本上亦提到同一介質各點張力相同,傳波速度亦相同,但我們在實驗室發現,弦線可滿足上列描述,但金屬板則否。當外加振源的頻率越大,板的波速亦越大,板的表面張力亦越大。

光敏染料太陽能電池

本實驗利用二氧化鈦的光觸媒特性,搭配導電玻璃及數種日常生活中常見的染料來製作色素增感型太陽能電池,並且找出何種染料製作的太陽能電池以及何種製作太陽能電池的方式的效率最好、且在不同的溫度、光線下測試所製作的電池,比較環境的差異對太陽能電池有何影響。

以B-V色指數圖探討球狀星團中的紅群聚

在蒐集網路上的資料時,我們在球狀星團中觀察到了一種稱為紅群聚(redclump)的恆星,此類恆星在天文領域中為一個較新的研究題材,我們透過以下的幾個方法,進一步探討紅群聚:一、製作B-V色指數圖並分析球狀星團中的紅群聚。二、計算紅群聚在水帄分支中的數量百分比,與星團年齡做比較。三、觀察紅群聚與轉折點的亮度差,與星團年齡做比較。經過研究分析之後發現:一、星團年齡與紅群聚在水帄分之中所佔百分比成反向關係。二、球狀星團中,紅群聚和轉折點之間的亮度差與年齡呈現反向關係,與疏散星團相反。