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第三名

動平衡現象的模型展示法

在科學上,為便於解釋一個”未知”的,或是” 感官不能察覺”的現象,科學家們常常使用一個巳知而易於觀察的系統來幫助我們瞭解未知的現象。這已知的系統便稱為是這未知現讓的“模型 ”(model) 。也可以說是利用一“巨視的”(ma- croscopic)來代表眼不能見的”微視的”(micr- oscopic )現象。若此二者的“行為”非常接近,則可算是很成功的模型。但是我們都知道,沒有任何一個模型可和它所代表的現象完全相同,只要能幫助我們解釋現象就達到目的了。平日教學時,發現一般學生對“動平衡”的現象多不易明白,諸如化學平衡、飽和蒸氣壓、飽和溶液等等。為了加強教學效果,作者等數位教師便研究設計出一套模型,用以解釋“動平衡”的現象。當然模型不能完全代表它所要解釋的現象,因此仍有它的限制和困難。

黏菌( Slime Molds )攝食方式的探討\n─胞內、胞外消化的驗證

從高中生物課本中,我學到不少有關黏菌的常識,可是心中仍有許多不解之處,其中最讓我困擾的就是許多的書籍中都有培養黏菌的方法,而且都說加上麥片的目的是為了供細菌或酵母菌生長,而黏菌正是以吃這些細菌或黏母菌來生存。但是黏菌如何吃牠們?黏菌又是怎麼找到的?因此我決定對此作一系列的實驗以找出答案。

偷窺阿嬤的染缸

本實驗探討植物藍染之建藍發色、染色過程與染後處理三部分。建藍發色:不同 pH 值之木灰水、不同染液體積、還原劑量及溫度比較,發現 pH13 以上染液發色效果最佳,pH12 以下無法發色;不同染液體積和還原劑量,因外在因素無還原藍色;溫度的比較因實驗環境溫度相差不大,無明顯差異。染色過程:染色時間和次數、布質、染後氧化時間不同比較,得知染色次數多及時間長顏色越深;布質比較,含棉量越高染色力越好;紙類以宣紙染色力最好;細棉布 10 分鐘後氧化完全,不再有染液漂洗出。染後處理:不同環境放置、清潔劑之清洗比較,放置牛皮紙袋中效果最好;而用洗衣精清洗後的布無明顯褪色。為了驗證此實驗中染出的顏色是否準確,故最後又做了色階為標準。

由變形的太陽談空氣的折射率

夕陽西下,接近地平面之際,它的形狀由圓形漸漸變成扁橢圓形,原來是空氣折射所造成。

菱角金花蟲族群生態

在一次採集水昆活動中,我們去到一塊水雉的棲地,正當我們在菱角田旁採集時,發現菱角葉上有一些肥短的小蟲,體身約一公分,水雉平時在田中就是吃這些小蟲,我們何不調查牠的習性,或許對保育水雉會有幫助才是。

「秤」「新」如意!?--自製磁鐵秤

本研究實驗利用磁鐵的相斥力,產生磁鐵懸浮的狀態,利用施加重量於上端磁鐵,使上端磁鐵懸浮高度下降的原理,以學校自然教室的設備與器具物品,設計組裝可量測物品重量的磁鐵秤。 在實際設計組裝的過程中,選擇環形磁鐵及圓形玻璃棒克服無法讓磁鐵維持懸浮狀態的問題;以上端1個磁鐵下端6個磁鐵的配置,製作4個相斥磁鐵組並確認其相斥力相同,以組成自製磁鐵秤;利用砝碼組量測重力大小與本磁鐵秤磁鐵懸浮高度差的關係,發現重力大小與磁鐵懸浮高度差並不是成正比例的關係。 以實際量測物品重量方式驗證,並改進磁鐵秤設計與量測方法,經實驗發現本磁鐵秤準確度與學校使用的彈簧秤相當;另依本實驗實作之數據,以EXCEL軟體找出重力大小與磁鐵懸浮高度差之趨勢線,並以此作為量測物品重量之依據,藉由EXCEL軟體有效的提升操作本磁鐵秤的準確度與方便性,最後提出相關之檢討與建議。

落葉變黑金-由校園落葉製成活性碳應用於高中實驗室廢液處理之研究

目前用以製成活性碳的材料為木材、椰子殼、稻殼等,皆為質地較粗的纖維材料,而我們採集校內福木及欖仁落葉製成活性碳,經電子顯微鏡觀察,孔洞密度皆比工業用活性碳大,孔洞個數較多,孔洞的大表面積有利於吸附雜質;經由磷酸化學活化的活性碳,甚至出現直徑20μm以上的較大孔洞,有利於吸附較大的有機分子。另外,在不同的落葉活性碳對於有色溶液的吸附情形中,不同前處理所製成的活性碳大部份對亞甲?及過錳酸鉀吸附效果頗佳;對重鉻酸鉀溶液吸附效果其次;而對硫酸銅的吸附效果較差,但所有吸附能力皆較工業用活性碳的效果優異,由此可知,我們自製的落葉活性碳能有效運用於校園實驗室有機染料及重金屬溶液之減廢處理,並達到校園廢棄物再利用的目的。

智慧型橋梁安全偵測及交通監控系統

二零零八年九月,台中后豐大橋斷裂,讓我們重視到橋樑安全的重要性。目前台灣橋樑基本檢測為目視,無法完全即時偵測,我們提供遠多方面偵測和即時的遠端監控,還能即時處理的系統,提高工程人員檢測的方便性和準確度。溪水暴漲沖刷橋墩也是造成橋樑斷裂的危機之一,透過水位開關和監視器監控水位,若溪水高度到達危險時,會發出警報音和封閉橋樑同時我們也使用了簡訊發送系統立即發出簡訊通知相關單位來處裡現場狀況。此外土石流的災害也可能造成橋上車輛及行人的危險,當土石流發生時,會透過廣播系統通知橋上車輛及人員立即疏散。發生異常時,會透過微動開關、磁簧開關及水銀開關來檢測橋樑的異常情形,能夠即時封閉橋樑,不再讓車輛及行人進入,避免發生任何危險。

對抗塵蹣大作戰

塵蹣可說是灰塵的隱形殺手,我們透過調查了解塵蹣在家中出沒的地點,藉由物理和化學因素對塵蹣生長情形的探討,希望獲得簡單有效的防蹣方法。在調查了十二個家庭後發現,歐洲室塵蹣和美洲室塵蹣是家中最出現的品種,以枕頭、棉被、床墊等處發現的比例最高;物理性防治方面,本實驗藉由控制光線、溫度、溼度、布料種類,得知塵蹣在低溫、低濕度和照光實驗組別存活情形最差,此外我們發現塵蹣在黃光、綠光、紅光實驗組別死亡情形較嚴重;布料的間隙如小於塵蹣,則塵蹣較不易生長,故居家環境應保持明亮、乾燥,寢具布料可選纖維編織較細緻,避免使用深色;化學性防治方面,觀察塵蹣對各種防蹣產品和清潔用品的趨避反應,結果顯示家中常用洗衣精和漂白水就有殺蹣效果,標榜防蹣的產品並非必須。

不離不棄—探討石鼈的出洞與回巢

石鼈是一種生活在低潮帶到亞潮帶之間的軟體動物,身上有八塊像瓦片狀的殼板,以附近石塊上的藻類為食,不過平常都是窩在跟自己身體差不多大小的石洞內。 石鼈會選擇在有海水淹沒的情況下才出洞,因此,漲潮時是大部分石鼈出洞的時機,並在海水退卻以前回巢。牠們出洞的距離很少超過身體長的三倍,有時甚至只半個身體出去,而回巢的方式大致有兩種:1.出洞距離小於一個身體長--倒退回巢;2.超過一個身體長--先轉身再回巢,而且每次回巢幾乎都是循著出洞的路線回去。石鼈在洞內的時間很長,退潮時會靜置不動,漲潮時會花時間經營牠們的洞,使這個洞越來越適合牠們,讓牠們一輩子都可以隱藏在裡面,躲避天敵的獵捕。