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佳作

「鈉」「纖」粘,我們一起喝的果汁

塑化劑風暴使大家對食品添加物感到恐慌,在常見的果汁添加物中,「羧甲基纖維素鈉」令我們感到好奇。我們從網路蒐集資料,進行溶解及自製粘度計測試,對果汁添加羧甲基纖維素鈉的原因提出假設與實驗:包含會改變其它添加物的溶解量嗎?會影響果汁分離、褐變及保存嗎?並嘗試利用硫酸銅水溶液檢測市售果汁所含的羧甲基纖維素鈉;最後探討羧甲基纖維素鈉是否會影響生物(植物)生長。研究結果發現:添加羧甲基纖維素鈉,可以增加果汁的粘稠度及糖溶解量、延緩分離;羧甲基纖維素鈉的『保水』性,能加速黃豆、綠豆發芽,有助空心菜成長。我們期許未來能找出有效檢測羧甲基纖維素鈉的方法。

內接相似三角形的尺規作圖

本研究探討了在任一三角形內,做一內接相似三角形的方法,與存在範圍的討論,並依照研究的內容與過程,分為四大主題:主題一、給定邊上一點作內接相似三角形經由相關資料的協助與我們自己的研究,本研究提供了三種作圖法:垂足法、軌跡法、旋轉法。主題二、內接相似三角形之存在範圍給定邊上的點,並不一定可做出內接相似三角形。因此在邊上有「臨界點」的存在。並依照不同的條件分做二十六種狀況討論。主題三、給定形內一點作內接相似三角形將給定的點在邊上移動時,所做出三角形的邊形成了一個拋物線的軌跡。經由探索拋物線的性質,完成了給定三角形內一點,作過此點的內接相似三角形。並且運用主題二的結果將三角形內分為四區,由點所在的位置不同,最多可做出兩個內接相似三角形。主題四、最小的內接相似三角形作圖利用主題三的研究結果,我們也提出了最小內接相似三角形的尺規作圖法。由以上四個主題的研究,我們完成了給定邊上和形內一點內接相似三角形的尺規作圖法和可以作圖的範圍,以及最小內接相似三角形的尺規作圖法。

你濃我濃,到底要多濃?─—電解1A族、2A族金屬氯化物水溶液之性質探討

本研究以探討電解1A族、2A族金屬氯化物(研究對象為NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2、SrCl2、BaCl2)水溶液反應性之研究,並配合高中化學所學的知識、實驗方法,運用簡易的實驗室器材搭配生活周邊可取得的材料,設計簡單、體積小的電解裝置,並可利用理想氣體方程式及氧化還原滴定的方法確定陽極產物O2(g)及Cl2(g)的莫耳數。 研究結果發現,高中教學所言之「電解高濃度食鹽水產生氯氣,電解低濃度食鹽水產生氧氣」應有修正,並擴大討論1A族及2A族金屬氯化物的電解反應,發現化學反應並非僅有「濃或稀」的分界,而是在不同的條件,譬如電解液種類、濃度、外加電壓的改變,化學反應會有動力學或熱力學的競爭,使得產物O2(g)及Cl2(g)的莫耳數比例也互有消長,得到有趣的實驗結果。

智慧型回收標誌辨識系統

全世界都陷入與垃圾爭地的戰爭中,而垃圾中百分之四十都是可回收資源,如果能從未分類的一般垃圾中自動分離出可回收物,將可以大幅減輕垃圾量,並讓資源可以有效的利用。由於可回收垃圾絕大部分具有回收標誌,所以本系統以辨識回收標誌來自動挑出可回收垃圾,藉此減少人工作業,達到資源回收的第一步驟。我們所撰寫的辨識程式會自動偵測相機所拍攝的灰階照片,轉成二元值,以陣列儲存。為凸顯回收標誌的圖樣,我們將消除圖片上不必要的雜訊,並把小空隙填滿。接著才從殘存的圖樣中一一比對回收標誌的特徵條件,看是否有圖樣為回收標誌。辨識結果會經由 RS232輸出訊息給外部電路,以推動分類杆並亮出圈叉的燈號來顯示辨識結果,達到回收垃圾分類。

叮叮咚咚音樂秀

五年級時學過「製作玩具樂器」單元,對於樂器科學原理有了初步的認識。在平時,也可以看到一些玻璃杯音樂的表演,我們不禁好奇:為何可以隨手拿著一個玻璃杯便進行音樂演奏?因此以一連串的研究,仔細探究原因。我們將蒐集來的玻璃杯,利用調音器及量筒調整杯中溶液的量,以瞭解在各種情形下敲擊玻璃杯聲音所發出聲音的高低情形。研究結果發現:「重量」是決定音高的最主要關鍵。欲使音高變化一個二度,則:玻璃杯中的「水位高度」、「水量」或玻璃杯和液體的「重量」之變化達到「音程」的比例。利用這個結果,可以隨手拿起一個杯子,利用簡單的量筒及磅秤加以調音,玻璃杯就成為成為一種有趣的簡單樂器了。

鉤盲蛇(Ramphotyphlops braminus)行為探奇

我們抓到鉤盲蛇後(R. braminus),我們開始對這種小生物產生好奇,所以先後做出鉤盲蛇(R. braminus)對周圍環境的熱源、光源、溼度、壓迫感、食性及生殖等實驗,我們也模擬出鉤盲蛇(R. braminus)的生活環境。而藉著這次的實驗,我們得到了,鉤盲蛇(R. braminus)喜好生活在濕度高、壓力大、陰暗、富含腐殖土、落葉、枯木等可隱身的地方,且在進行隔光、隔熱、驅敵、壓迫力等實驗時實,探討出鉤盲蛇(R. braminus)為負趨光性、正趨溫性;會以尾部尖端刺擊敵人,並排出排泄物藉以驅敵;在吃白蟻時,牠們會先將獵物纏死或壓死,再將白蟻捲入口內加以吞食;且鉤盲蛇(R. braminus)的泄殖腔與其他雌蛇的泄殖腔大小較相似,證明了鉤盲蛇(R. braminus)為孤雌生殖。。

孤軍-光滑管琉璃蟻(Ochetellus glaber)缺后聚落的命運

由採集資料及文獻中,發現螞蟻缺后現象並不普遍。而光滑管琉璃蟻(Ochetellus glaber)卻是相當普遍。本研究主要探討光滑管琉璃蟻其居住特性、缺后聚落的成因、意義及缺后聚落中常出現於何種形式,製作符合其特性之人工蟻巢,並進一步探討缺后聚落中工蟻取代蟻后的過程。在飼養中,發現飼養的缺后聚落工蟻有產卵現象,且產下的卵可正常發育,並非我們原先所假設的滋養卵,由此可判斷光滑管琉璃蟻缺后聚落性別決定系統與組織完整的蟻種之性別決定系統有極大差異。根據文獻缺后聚落的生殖方式應是孤雌產雄,由未受精卵發育成雄蟻;但光滑管琉璃蟻是孤雌產雌,不須受精,卵即可孵育成工蟻,與其他蟻種有極大差異。

運用影像量測與遠距網路技術於沖壓模具之整合研究

本研究係結合沖壓技術、影像量測與遠距網路的技術,來整合一個沖壓應用系統。首先以科學與節省成本的田口方法規劃且進行沖壓實驗,再以影像技術建立一個精準的量測系統,透過影像量測探討其沖壓的毛邊與剪斷面的變化,且透過遠距網路監控的技術,達到即時溝通、討論設計。而本研究最後將此三方技術有效的整合建立成一個沖壓應用系統,而透過此系統可供業界兩地進行交流,突破空間、時間的限制與浪費不必要的資金,也可防止商業機密外流,在學校可以使老師透過電腦螢幕觀察加工實作的狀況或是應用於教學上。

跳島攻法─破解移位遊戲的最佳策略

本文所探討的是關於有趣的移位遊戲,並利用遊戲技巧定義出?跳島攻法?,當移動過程符合跳島攻法,可得到最少移動次數步驟,其最少移動次數的公式:※當符合(空格數/字母數)≦1/2 時,奇數個字母為N2+3N-8/2次;偶數個字母為N(N+1)/2次。利用數據推導出解題公式(p.11)後,嘗試找出移動步驟之規律證明(p.9~p.12),希望獲得公式的正確性,最後更以多元的反例驗證(p.17~p.25),試圖以足夠的數據證明公式的正確性。反例驗證發現,當違反?跳島攻法?的任何移動方式與技巧,皆無法獲得更少的步驟數,因此更可推論證明出遊戲公式之正確性,獲得破解本移位遊戲的最佳策略。最後,希望這些數學方法可推廣至一般移位遊戲。

與牡蠣的蟹逅~豆蟹與牡蠣寄生關係之探討

豆蟹被發現共生於牡蠣內,但其關係的建立仍不清楚。本研究藉觀察牡蠣與豆蟹個別與共同生活探究它們的相互關係。結果發現雌雄牡蠣外觀型態差異甚小,但精卵外型與大小卻明顯不同。進行人工受精時增加洗卵次數可提高孵化率,也觀察到卵裂、擔輪子幼體和D型幼體等變化。對豆蟹的觀察顯示雄豆蟹體型小,常躲入雌蟹腹部中。抱卵雌蟹以腹部開合產生水流排放蚤狀幼體,幼體具正趨光性。將牡蠣與豆蟹一起飼養觀察兩者互動,發現豆蟹成體無法進入牡蠣。經調查發現牡蠣被豆蟹寄生率約10~12%,被寄生的牡蠣以1-2隻豆蟹居多,若寄生2隻豆蟹多為1雄1雌,比較被寄生與否的牡蠣之殼長和組織乾重,推測0.32~0.39cm的稚蟹選擇進入殼長3公分以上的牡蠣是寄生開始的可能時機。