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國中組

誰讓大衛變髒了?─酸雨對大理岩表面髒污化的影響探討

酸雨對於大理岩的影響,主要是酸性物質對大理岩本身的分解作用,除了產生二氧化碳和水之外,亦將鈣離子帶走,導致大理岩建築或雕像外形的改變與質量的減輕。實驗發現酸雨的 pH 值愈低,表示酸的濃度愈高,對於大理岩的侵蝕也愈嚴重。此外,不同的酸對大理岩的侵蝕程度也不太相同,侵蝕能力大小為:硝酸>鹽酸>硫酸>醋酸。酸雨中的硫酸對大理岩除分解作用外,存在另一種型式的破壞。大理岩分解產生的鈣離子會進一步與硫酸根結合,在大理岩表面形成不易溶於水的白色粉狀結晶─石膏。石膏晶體具有高滲透性與吸附雜質的能力,成為大理岩表面污損的主要原因。

亞洲行軍蟻-熱帶大頭家蟻軍團

搜尋資料和文獻中,發現行軍蟻主要分佈於南美洲及非洲,如非洲的矛蟻(Dorylus orientalis)及中南美洲的鬼針游蟻(Eciton burchellii),在亞洲地區並不多見。但在大頭家蟻屬(Pheidole)中的有「亞洲行軍蟻」之稱的熱帶大頭家蟻(Pheidole megacephala)卻有類似行軍蟻的行為。我們這次的實驗主要是在觀察熱帶大頭家蟻所表現出來的行軍蟻行為,發現有許多相同處如:在獵食時,熱帶大頭家蟻的兵蟻會在兩側保護工蟻;如果遇到具攻擊行為的外來物種,熱帶大頭家蟻的兵蟻會趕在工蟻前進行攻擊。而且,我們試著利用熱帶大頭家蟻來防治紅火蟻,發現兩種螞蟻在同數量的情況下,熱帶大頭家蟻並不具有抵抗紅火蟻的能力,但仍值得我們深入研究。

攜手共解圓

本研究主要研究團康遊戲「牽手遊戲」在不同情況下的成結情形。改變牽手的最少人數、交錯點數量和牽手順序,都可能改變結果,有些成結(解不開),有些則不成結(解得開),並發現可以使用「Reidemeister moves」的三個結的基礎變換,來簡化任何一個結,每個變換會消去不同數量的交錯點,利用「牽手順序」和「交錯點編碼」可直接看出一手結是否成結,並用最快的方式簡化結。 當所有人的手不是一個封閉曲線,而是兩個以上的封閉曲線時,也會遵守前述的規則,可利用基礎變換簡化圖形。文中也討論了較特別並具有規律的結──星星結,將星星結的簡化方式列出後,找出其主要規律性及能夠推廣的簡化方式,最後運用所有討論出來的結果推論出特定遊戲規則的牽手方式。

別再晃了吧─吊扇擺動校正研究

本研究藉由光學理論的應用,希望建立以最低成本的方式,達到快速校正吊扇偏擺狀況。我們利用雷射光直線前進的特性,將吊扇偏擺的振幅顯示放大,並反射顯示於我們設計的同心圓盤上,再利用數位相機拍攝同心圓盤上光點的位置,這樣可以確認吊扇偏心的位置及大小,透過圓盤上光點軌跡的角度大小,可以計算出吊扇的轉速,經過數學的推算後,就可以知道需要搭配的配重重量及位置。

絕「簇」逢生---探討蠶豆及秋海棠形成氣孔簇的環境適應現象

本研究觀察秋海棠葉片的氣孔簇發現,在土壤溼度低的環境能誘發秋海棠(Begonia grandis)葉片出現氣孔簇,因此推測氣孔簇特徵是某些植物為適應乾旱環境所表現的策略。此外,觀察蠶豆(Vicia faba)的氣孔簇,其型態雖異於秋海棠,但在乾旱條件下(澆水量10mL/天),氣孔簇數量也會增加,直至適應缺水環境為止。因此,推論氣孔簇的出現是某些植物節流的共同策略。氣孔簇的特殊形態讓植物不致於因缺水而關閉氣孔,導致無法進行光合作用,如此可增強植物適應乾旱環境的能力。

我家的柳橙也會長椰果

本研究利用當季產量過剩之柳橙,及其他具高糖度、高氮量、生質廢棄物,如豆渣等原料,以製造細菌性纖維素(俗稱椰果),並探討椰果製造之最佳條件、主副產品特性分析及其在生活上之應用。研究結果發現:(1)細菌性纖維素生長之最佳條件為氮源(peptone)0.6g/L,PH值4.5,醋酸濃度0.8%(v/v),醋酸菌接菌量25%(v/v),糖度14oBrix。椰果產率達400g/L(2)本產品含水量達98%,椰果粉之吸水率達327%;副產品-醋酸菌發酵液,具有良好抗氧化活性,有再利用價值。(3)細菌性纖維素富含水分,具彈性有保濕效果等特性,可做面膜;食用後具有飽足感,可製成低熱量的膳食纖維食品或食品原料;未來或可開發成生醫或工業材料等,用途廣泛,經濟價值高,是值得開發的新食品科技產品。

數學界的虛實整合(利用3D列印創新萬花呎之研究)

我們從圓繞圓的萬花尺出發,先熟練傳統萬花尺的數學原理,並自製一些特殊的狀態,例如畫橢圓的萬花尺等。接著是圓繞橢圓,這部分要注意橢圓的周長要改以齒數對應到內圓的周長齒數。另外我們延伸出兩個主題,橢圓繞圓、橢圓繞橢圓,這兩種一定要結合我們學校的3D列印設備創作新的萬花尺模型,並進一步的推導橢圓繞圓和橢圓繞橢圓的擺線方程式,最後我們也歸納出筆插位置不同、起始點不同所畫出的圖形差異。

錐體的堆積與切割

第一冊習作介紹了 N2 = 1 + 2 + 3 + 4 … + N + ( N - 1 )+ … + 3 + 2 + 1 ,老師藉由圖形面積法,幫助我們更了解其原由,引發我們繼續研究的興趣。

誰來做媒--花粉和柱頭型態研究

風媒花的柱頭毛狀物較多,並且接觸的表面積相對較大,容易捕捉散播在空氣中的花粉;花粉皆較小,容易迎風飛起。蟲媒花的柱頭表面積相對較小,柱頭大部分都有黏液,有部分有毛狀物;花粉較大,通常都有凸起,少數有黏液,表面光滑?

欺騙你的小眼睛─視我本色

我們主要是在探討眼睛看到的顏色不一定是真實的顏色;我們主要有兩個研究主題,一個是探討色彩對比後的視覺,另一個則在研究色彩同化後所產生的顏色變化。我們要探討的變因有:顏色變化與底色的顏色及線條的粗細、間距、密度、彩度等的關係,最後也結合了「色彩對比」及「色彩同化」的原理與視錯覺「白色僧侶幻覺」的關係。