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國中組

藍瓶真好“酵”—亞甲藍對酵母菌呼吸作用之探討

「藍瓶」實驗是利用還原糖加入氫氧化鈉、亞甲藍溶液,使之發生藍色的亞甲藍變成無色的亞甲藍的氧化還原反應。本實驗以葡萄糖、果糖、半乳糖等還原劑,將藍色的亞甲藍還原為無色的亞甲藍,並利用分光光度計測量反應中亞甲藍的透光度,以其數值判斷反應時間,再以分光光度計測量固定時間內藍色亞甲藍的變化量(反應速率),藉此探討不同種類的糖類、不同濃度的糖類和不同濃度的酸鹼影響其反應速率的程度。因酵母菌呼吸作用為氧化反應,實驗中也發現,呼吸作用的速率和亞甲藍的變色有相關,因此可利用亞甲藍的變色測定呼吸作用的速率。最後以澄清石灰水、二鉻酸鉀和硫酸測得酵母菌在此狀況下是進行呼吸作用而非發酵作用。

與二進位法邂逅的數列

從一個競賽題給的數列{d2(n)}出發,在四十九屆的科展已證明該題。本屆由數列{d2(n)}折線圖形發現該數列的遞迴並引用降階發展出更簡潔的通項表達式。 設n=(ak-1ak-2ak-3…ai…a2a1a0),d2(1)=1;當n≧2則 d2(n)=1+Σ|aw-aw-1| 本研究的主要成果在於對該數列{d2(n)}做了一般化的探索:奇偶性、重新|討論區間極值存在唯一性及數列{d2(n)}在正整數中的分布。 同時,對原數列{d2(n)}推廣,定義出廣義的數列{dp(n)},觀察數列{dp(n)}折線圖,引用gp(n,1)結構發現廣義的數列{dp(n)}遞迴:dp(n+sxpk)=dp(n)+hp(j,s)。其中,1≦j≦p,1≦s≦p-1 ,(j-1)×pk-1≦n≦jpk-1。 本研究也利用不等式發現hp(j,s)範圍:0≦hp(j,s)≦p(p-1)/2+1 。 最後,對於數列{ }的各種性質都推廣到一般化的結果。在網站「整數數列線上大全」的資料庫中,沒有我定義的廣義數列(截至2010年6月05日為止),因此,這個作品可說是目前在推廣該競賽題數列方面,最新的研究。

遨遊天空-破解木製飛機的密碼

多數的手擲機都是以珍珠板或紙張為材料,鮮少以巴爾沙木製作手擲機。因為木製飛機最大的缺點是易摔壞、製作繁瑣。本實驗研究目的是在尋找如何製作簡單且不易摔壞的木製手擲機。為了探討手擲機如何發射可以直線飛行較遠和滯空飛行較久,我們製作可以調整仰角、旋轉角度的「發射台」,用以測試飛機的飛行路徑。為了研究何種機型是最適合的手擲機,我們改變飛機的大小、機型,甚至改變主翼的形狀、上反角的角度、上反角的切割比例、機頭的長度比例等,探討最適合的手擲機結構比例。最後為了研究手擲機在室外有風時,風向、風速、飛行路徑的關係,我們改變手擲飛機與風向的角度,探討最適合手擲飛機與風向的角度。建議可以應用到教學、運動、科學比賽。

揭開皮賽里爾聯節器之謎

一年級時,在圖書館借閱一本科學叢書,其中介紹了"皮賽里爾聯節器"。當時感到好奇詫異,不知所以然地感到萬分困惑。而且書只介紹其現象及形狀,並沒有講解原理。現在已經學了些粗淺的幾何學及代數學,又在一次偶然機會中重新看到此書,因此激發了我們揭開它謎底的決心。

花生米的能量到底有多少?

熱量是能量的一種,國中生物課中教我們用燃燒法測定食物的能量。當我們做生物課本的實驗 3 - 1 時,各組燃燒花生所得的能量均為 1 ~ 2 仟卡克左右,而我們知道脂質能量為 9 仟卡克,蛋白質為 4 仟卡克,資料上顯示花生米含有 45 %~ 50 %的油脂及 25 %左右的蛋白質,佔算花生米的能量至少有 5 仟卡克,老師說花生米的能量為 5 . 59 仟卡克。 為什麼按照課本的步驟操作所得的能量會這麼低呢?我們懷疑課本中的測定方法不夠精密,使一部分熱量散失。因此我們想將測定方法稍作改良,使正確的花生米能量計算出來。

凸n邊形完美分割線的尺規作圖與數量探討

本研究的規則:以尺規作圖的方式,作一直線L將凸n邊形的周長與面積同時平分。若直線L存在,則我們稱L為完美分割線。我們得到以下成果: 1. 對於具有內心的凸n邊形,其完美分割線必過其內心;不通過內心的直線必不是完美分割線。 2. 利用等周線移動產生的面積變化,我們簡單的證出:凸n邊形必存在完美分割線。 3. 利用研究出的[完美分割線畢氏作圖法],可作出凸n邊形的所有完美分割線。 4. 對於非平行凸n邊形,當等周線通過頂點,必存在「順坡」與「逆波」移動兩者之一。利用此結果,我們創造出「最多順坡移動建構法」,證出:最多有 個「順坡移動」。進一步證明出:最多存在2n-3條完美分割線。

利用廢水、木材紙漿廢液培養酵母(小球酵母)的研究

去年暑假,老師帶我們到市郊郊遊,在鄰近大肚溪,右到台灣化學織維廠(台化)的一條排水溝理,每天任其不斷往溪中排入人量的廢水,將使各種水生生物無法生存,進而造成嚴重的水質污染,影響附近居民健康,衛生至鉅。回到學校,白同學老問師可用什麼方法解決此種人量廢水的汙染及利用?老帥告訴人冢:在國外對此種廢液早有同收利用的研究,而我們不但未加利用,反而任其放流於河川或海口附近,直接造成公害,實屬遺憾,又可惜。有鑑於此,找們取台化木材紙漿廠廢液,用物理、化學方法處理後再趕生物方法處理,如此不但可以降低廢液中之 COD(化學氧邀求量)以減少公害,又可將廢液轉變成能生產其有價值的單細胞蛋白質資源,實為一舉二得之效。於是我們就地取材利用社會資源,帶回了木材紙漿廢液來培養酵母進行以該種廢液培養酵母生產單細胞蛋白質的實驗。

利用沉積岩開啟大高雄旗美地區的地質秘密

利用野外實測我們發現旗尾山的位態為N45°E45°E而龍肚山為N20°E75°W,且兩者同屬糖恩山砂岩層。據此推測兩座山脈是受旗尾山西側旗山斷層影響所造成的向斜構造,因而造成兩者隔著美濃平原相望。透過室內模擬實驗發現泥的沉降和壓密過程可分成三個階段,初期泥漿水的濃度越大,沉降的速率越快;當濃度逐漸下降後,泥的沉降速率會趨近於一個穩定的值約為0.2cm/小時,最後當水中不再含有泥的懸浮顆粒時,泥受自身重力影響,開始以約0.05~0.1cm/小時速率產生壓密作用,顯示我們在野外看到的泥岩是經過長時間緩慢沉降和壓密的結果。

黑色加白色=彩色(顏色混合的奇特現象)

實際去觀察及測量旋轉中的圓盤,會發現黑白相間的圓盤在高速旋轉時,轉速到達某些速率時會出現彩色的圖案,這並非視覺疲勞的結果,而是實際出現的色光。而且,使用的光源不同,出現的顏色也會有變化,特別是使用螢光燈會格外明顯。在光的合成,一般認為白光可以分解為多種色光;但是,實驗的結果,產生彩色的位置是在黑色部分而非白色部分,我們以光度計實際測量照度,結果確實十分特別,證明了色光是確實存在的而非以往所認定的視覺的錯覺或互補色。而有另外一種圖案的圓盤,可以在太陽光底下看出有彩色的圖案出現,那又是另一組不同的現象了。

颱風與水的漩渦

去年七月二十五日“賽浴瑪”颱風在高雄登陸,一星期後“薇拉”颱風在基隆登陸,使木省南北兩區,遭到了慘重的災害。據報導,“賽洛瑪” 颱風中心,挾雷霆萬鈞之勢通過高雄時,風力最大 16 級( 10 級就能把樹連根拔起),吹襲兩小時,使當地面目全非;塌屋兩萬,沉船 18 艘,高壓輸電鐵塔倒塌 60 多座,電桿折斜七千多支,並吹毀數頁公噸重的貨櫃吊桿起重機等。當時的狀況是:八時三十分前未能感覺颱風的來襲,至八時五十分左右沿海地區,忽然被籠罩在狂颱下,九時止,市區的大樓鷹架幾乎同時被吹掉,呼嘯之聲不絕於耳,九時三分市郊的輸電鐵塔的使後繼倒塌,九時二十分,風力稍息,十五分鐘後,再度肆虐,而捲入狂風暴雨,使天地失色,人車斷絕,把百萬市民帶進白天無水,夜晚無燈之世界。嘉義地區也遭了洪水的災害。台潤每年幾乎都遭颱風的襲擊,而我們對她的知識不多,尤其是威力最大的中心附近旋渦等等。