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國中組

數的黑洞

上課中曾聽過老師舉了一個有趣的題目:「將二位數28的二個位數中,由大到小排列與由小到大排列的差,得一新數。新數的二個位數中,由大到小排列與由小到大排列的差,會再得一新數,??以此類推,可得到一個數列,且最後一定落在一組循環數或“終結”於某一數中。」好奇妙哦!此點論述,引起我們幾位莫大的好奇,因此我們就利用閒暇之餘,著手探討二位數最後會落在於何處呢?而三位數、四位數、??、至p位數又如何呢?

「蕨」處逢生

本實驗探討滿江紅在重金屬銅逆境下所產生的生理適應現象。我們以不同濃度銅處理滿江紅,發現滿江紅可能透過不同程度的花青素生成,藉由抗氧化機轉對銅產生耐受性;同時也發現氧化物生成量具有差異,高濃度的氧化產物會造成葉綠素分解。我們進一步以抗氧化劑NAC處理銅逆境中的滿江紅,發現原本葉綠素分解而白化的程度獲得減緩,我們推測過氧化氫是滿江紅面對銅逆境時,抗氧化系統裡重要的訊號分子。此外,共生藍菌在低強度銅逆境中,固氮產物沒有顯著減少,而過高濃度的銅會阻礙固氮表現。我們透過滿江紅在重金屬逆境下生存策略的基礎研究,期在植生復育上能具有參考的價值性,減緩重金屬污染所造成的環境退化。

激「冠」重重-液滴皇冠之探討與研究

我們認為不同的變因會決定水皇冠的形式,因此我們根據滴落高度、液滴大小、液面狀態等變因,針對水皇冠的直徑變化、濺起高度和懸浮液滴進行實驗。我們發現當水滴滴落時,水珠的重力位能會轉為動能,而接觸液面時,進而轉變成表面能,大部分的能量都轉移到水面下形成氣泡膜,剩餘的能量則將水面推高,以形成水皇冠。滴落高度在80cm前,水皇冠以正成長的趨勢隨滴落高度的增加而變大水珠皇冠開始由外包式水皇冠轉而成為內包式水皇冠90cm~120cm時,外直徑會有不穩定的現象。到了120cm之後,位能持續增加,水皇冠向外擴張力超越了表面張力,所以外直徑又會慢慢的增加。

『它抓得住我』--利用自發性感應電極與磁場作用提高重金屬廢液回收效率研究 --

使用電解法進行重金屬廢液回收被人詬病之處是高耗能,高成本。但本實驗使用硫酸銅水溶液為實驗藥品,利用所發現的自發性感應電極與外加磁場裝置,在電解槽中放入中央平行碳片與外加磁場,與對照組相較最高可達到17.09倍的回收量,且耗能也僅為對照組的7.99%,提高了92.01%的能源使用率;同時發現外加磁場強度越強、中央碳片數量越多可提高整體的銅原子回收量與降低耗能;此外,可利用右手開掌定則解釋為何可增加銅原子的回收量與降低整體耗能、增加整體裝置的電流等現象。本實驗所設計的裝置可作為重金屬廢水處理的重要參考。另研究中也測得中央自發性感應電極所產生電位差,可提供自發性感應電極發生機制的重要依據。

一次加入偶數個相同數之M&m數列穩定性探討

本研究針對M&m 數列在未穩定前有一半的中位數是來自於兩數相加除以2,致使數列在穩定性上不易有明確的規律,在不改變數列的運算規則下,我們改以每一次加入偶數個或更多個相同數的做法,探討能否加快M&m數列的穩定速度?並利用已知的原數列數字間的差距比例來找出穩定次數及穩定值的數學規律性。當原數列為2k+1項,每一次加入N個相同數,我們得出研究結果: 若N為偶數(N2k+1 中位數與左、右兩邊數字差距和相等,則穩定次數=1,穩定值為原數列中位數。 中位數與左、右兩邊數字差距和不相等,則穩定次數=3,穩定值為數列所加入的第一組相同數字。

陰陽調和

本研究主要在探討農曆在經過幾年要置閏,是否有一定的規律,過程是收集近百年的數據,整理後加以觀察,找出其規律。再研究天文方面的置閏規則,找出較好的置閏法,最後將兩者做比較統整。在生活上則引入探討幾年後農曆的生日會和國曆的生日在同一天的問題。

好色之徒-探討孔雀魚體色與求偶、保護色及群聚行為的關係

利用紅、黃、藍色的孔雀魚測試擇偶過程中體色所扮演的角色,結果公魚偏好與自己體色相同的母魚,不論公母多偏好與自己同色的燈光。孔雀魚擇偶有兩趨勢 : 1.偏好自己的顏色、2.喜歡較深的體色。從演化觀點 :人擇使這兩趨勢被保留,因為這使孔雀魚生下鮮豔後代的機率提高,自然受人青睞。擇偶的顏色偏好除了是先天行為,也受後天同伴體色及棲地顏色影響。 保護色方面,母魚較公魚傾向與本身體色相似的環境,且保護色下受刺激的反應較安定,群聚行為(警戒性)也較不明顯。群體中的母魚沒有靠近相同顏色母魚的傾向,體色深的母魚無法成為群體的領導者。 紅色母魚對紅色燈光建立較佳記憶,且依據水族館訪查,體色較複雜的孔雀魚可能有較好的生命力。

瞭若指掌—指紋與掌紋之遺傳研究

本研究以調查法為起點,輔以遺傳學法則,研究指紋型式中的「箕紋」與「螺紋」、掌紋型式中的「正常掌紋」與「斷掌掌紋」是否具遺傳性,並進一步探討其性狀間是否具有「顯性」與「隱性」的區別。 結果顯示,指紋型式「箕紋」與「螺紋」具遺傳性,且十支手指頭為各別遺傳,其中「箕紋」屬顯性性狀,「螺紋」屬隱性性狀,以哈帝、溫柏法則(Hardy-weinberg’s principle)可得箕紋與螺紋遺傳因子之取得是隨機的,比例趨於1:1,表現型箕紋與螺紋比例趨近3:1;掌紋型式中的斷掌掌紋具有遺傳性,推論「正常掌紋」與「斷掌掌紋」之間的關係應屬多基因遺傳,擁有斷掌掌紋的親代,其斷掌掌紋基因容易遺傳給子代,當子代拿到愈多的斷掌基因者,其表現的出的斷掌性狀也愈多或愈明顯。

自製磁浮馬達應用於發電機之研究

本組實現一個結合磁浮模組、馬達模組及發電模組之自製磁浮-馬達-發電實驗平台Maglev-Motor-Generator (MMG),探討法拉第定律及摩擦力影響。首先,將實心圓鋁柱加工製成感應-同步合一的同軸轉子,再將強力磁鐵崁入圓鋁柱轉子表面及兩端,並藉由下方固定磁鐵斥力達到磁浮懸空之目的。另外,透過變頻器驅動定子旋轉磁場帶動磁浮轉子與旁邊線圈切割磁力線以驗證法拉第定律及發電與轉速關係。為了提高磁浮穩定,磁浮轉子一端以擋板限制其位移量,調整磁鐵角度、磁力大小來達到穩定之磁浮支撐力,並探討在不同材料擋板下,摩擦力對磁浮轉速的影響。 本作品利用上課所學知識,建置MMG實驗平台來探討轉速與摩擦力及發電關係,最後將研究結果加以分析及驗證,達到科學實驗之目的。

鉛錘擺連

自然課時,利用單擺的規律性與等時性,觀察其擺動情形,了解週期與頻率。我們在單擺的下方,放置磁鐵,觀察擺動情形是否會改變。 我們發現鉛錘擺動呈現螺旋狀,因擺角不同而產生不同的軌跡;我們進行錄影及量測後,雖然擺角不同時,量測的週期均接近2秒,符合週期公式T=2π×√L/g 。利用Tracker軟體進行質點的量測,發現速度、加速度及動能會產生規律變化;再者,運動軌跡均不會通過磁鐵中心,每次週期之路徑會構成平滑曲線。將磁鐵等距放置於單擺四周,當距離越近時,擺角越大,路徑的偏轉越明顯,且與一個磁鐵,擺角7度與10度時,所形成之圖形類似。 由此可知,磁鐵會影響單擺的運動軌跡,但不會影響其單擺週期。