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第二名

自製教具橢圓規

即使是一個小學生,只要他有圓規,他就能繪出一隨心所欲之圓,但如果有人想繪一橢圓,他將會發現只能用一些笨拙與不便的方法,諸如:同心圓法、直尺定心法,平行四邊形法、四心近似法等,最不幸的是用上述之法所得之曲線,只是一些“近似曲線”而非確實之橢圓曲線,因為橢圓隨離心率之不同其“寬”與“扁”程度有異,要應付這些不同之離心率,是一個很大的困擾,至目前為止還沒有一個很好的方法,來繪一吾人隨心所欲之橢圓。如果你下定決心立志要研究出一繪任何形狀之橢圓的”橢圓規”(姑且名之)以利大眾,要替你高興的是,你不必具多高深之專鬥知識,你只要會多加應用你的思考力即可。

『隨風不轉舵』-垂直軸風力發電機之研究與應用

由於地球溫室效應所產生的問題日益嚴重,風力發電已是近幾年來重要發展的綠色能源。而在風力發電機的類型中,由於垂直軸風力發電機最大優點是可接受來自任何方向的風、結構簡單,以及葉片轉動範圍小,因此本研究將應用垂直軸風力發電機的發電原理,設計可供日常生活使用的小型電器用品。我們統一以2L 寶特瓶設計葉片,並針對各項變因進行探究,最後發現:在高低不同的風速下,以4 葉片、葉寬3 ㎝、葉長13.5 ㎝、葉片斜角5 度的葉片是發電效能最好的葉片組。運用這項研究結果,並更換發電效能較強的發電機,我們製作了一組「垂直軸風力發電小燈籠」,它除了可讓led 燈泡發光提供照明外,我們也加入了金屬電網,讓它也兼具補蚊燈的功能。

聽音撲克牌探秘~~撲克牌循環圈特色的研究

有一天,老師表演了一種聽音撲克牌魔術,只見老師拿了一副撲克牌,洗牌後請同學抽出一張,並隱?藏起來,然後老師把剩下的撲克牌在耳邊聽了一下,居然能立刻說出被抽走那一張撲克牌的花色和點數,試了好幾次,百發百中,非常神奇!在我們百般的要求下,老師終於傳授給我們秘訣,知道秘訣後玩了一陣子,我們還將玩法做了變化,而我們更想知道這個變化能不能無限延伸,於是我們決定以聽音撲克牌為主題,做一些探討。

金門地區紅土礫層之分佈調查與研究

金門本島之基磐組織大都以花崗片麻岩為主,但由於長年受到風化、淘洗、沉積的影響,因而造成了陸上坡崗起伏,質土種類繁雜;其中包含有白淨的矽砂,乳白色的陶土、黃色的鋁土、紅色的黏土、土黃色之砂質壤土,以及各種不同的岩石和礦物等,其中以沉積之紅土礫層在本島上分佈最廣,且形成了各種紅土台地,地層的頭色大部份由暗紅色至橙黃色之含礫泥質砂岩和含礫砂質黏土所組成”雖然土質貧瘠,不宜耕作,但其中卻富於礦質,可供開採。而且若能利用各種改良方法,也可開墾種植一般耐早性雜糧作物,如:花生、甘藷、高梁 … 等,以增進刪羸農民收益。每當上班途中,看到路旁紅土遍地,大都無人利用,雖然有幾處已在政府的輔導下開闢為農地(如:普果山一帶),其餘的也都種植樹木,以利水土保持,其實紅土變為農地,若能改良得宜,其作物成長比一般土壤為佳,且紅土層內夾雜了不少的礦物,雖有部分已在進行開採,但大部分礦物扔尚待開發與利用。如上述理由,引起我們對地區紅土礫層研究之興趣,並期望藉此研究能使全體軍民對紅土礫層作更進一步的認識與利用且能提供有關單位參考。

突破熱學實驗的障礙

在熱學實驗中,如求比熱、熔化熱等,普遍存在一個大問題─熱會消失。傳統方法是以隔熱材料來防止熱的散失。這種方法一方面無法完全隔熱,一方面普通學校無力購買這些昂貴的器材。因此我們自創實驗方式,在隔熱設備極差下,求出精確的實驗值。

染料軋上太陽光蹦出DSSC—利用自製方法探討染料敏化太陽能電池效能提升

在眾多不同類型的太陽電池中,染料敏化太陽能電池(DSSC)因兼具透光性、易層疊、可撓曲及製造成本低之優點,有其發展契機。關於製作DSSC的材料與方法,有許多值得探討的地方。由本研究得知,含花青素、深藍色系染料的電池有較好效率。以紫色高麗菜為染料的電池,在第二階段的研究中,均可逹到0.5V以上,在某些實驗條件下會有0.7V以上,再現性良好。燒結溫度控制在450~550℃,有較好的電池效率。浸泡染料的時間可隨實驗課時間的長短做調整,10分鐘~96小時均有不錯的電池效率。TiO2膠體的濃度,以2克的TiO2加稀醋酸6mL最佳。最後,能以硬碟、光碟等材料自製轉旋塗佈機,其所製成的DSSC,再現性好。在電池效益方面,可得到0.6V以上的電壓,及0.09安培以上的電流。

時勢「鎖」迫—圓葉鴨跖草的閉鎖花

圓葉鴨跖草植株有三種枝條,著生不同的花:直立莖的開放花、匍匐莖和地下莖的藍色、白色閉鎖花。開放花有雄性及兩性花,雌雄蕊位置分離,有利異花授粉;先開地上閉鎖花,最後開地下閉鎖花,花比較小,花粉可孕比例低,影響種子數目,但種子較大,尤以地下閉鎖果為最且萌發率最高,是以質取代量的生存策略;故推測其具有資源分配(resource allocation)的能力,植株小時以地上閉鎖花快速繁衍;產生開放花,以增加基因歧異度;最後有充足的能量產生地下閉鎖果,加上原本母株的合適環境,可確保子代的繁衍。溼度高、植株遭破壞、黑暗有助於閉鎖花的產生,土壤密度高、生長空間小則不利,推測植株能因應環境,調整不同花朵之間的比例,利用吸收的養分有效率地繁衍後代。

保麗龍新切割機的製作與應用

保麗龍自問世以來,由於質料輕便,售價低廉,應用日漸擴大,學校每都用來佈置教室,製作壁報友工藝造形等。市面上現有的”電熱式鋸座” 係以電熱原理來熔切保麗龍,使用者必需把握瞬間時機,才能使保麗龍免於被不必要的熔蝕。又由於保麗龍質軟而易碎,很難用硬筆在保麗龍板上描繪,使切割前的描繪工作成為費時費事的困擾工作,如擬裱以圖樣,因紙與保麗龍的熔點不一,紙尚未切開保麗龍已被過度熔蝕,使切割面參差不齊,很不美觀;特別是電熱式鋸座,僅適合做外緣的切割,對於中心部位的切割卻有無能為力之嘆,因想覓有鋸座的應用尚有諸多限制。設若能以其他器具,將保麗龍隨心所歡的加以切割,相信將可擴大保麗龍的應用層面。

三體運動模型與拉格朗日點上的小行星

在練習作電腦動畫的過程中,做出以電腦模擬自由落體及雙星運動,但以上都屬可簡單分析出結果的運動,因此想到以電腦模型預知無法簡單分析的問題。在牛頓雜誌第 1 69 期,有一篇文章曾提到拉格朗日點:假設宇宙中有三個星體,星體 A (太陽)質量甚大於星體 B (本星),而 B 質量遠大於星體 C 。當 C 位於五個稱為拉格朗日點的位置上時(如圖),會與 B 的角速度一致,環繞 A 公轉。圖中L1L2L3三點處於極不安定的平衡位置,而位在L4L5的小行星群即使因撞擊而略為離開拉格朗日點,由於 A , B 引力的微妙作用,仍會回到穩定的點上。我們就是對這情形感到興趣。 \r

Fuel Cell『電極』現場,誰看'氫'了誰?

燃料電池電極板材質、觸媒材質、電解液與質子交換膜材質等改進是近年來研究重點。本研究著重電極板表面改質並探討其產氫性能。利用電鍍(鎳)、無電鍍(鎳、金、銀)極板改質並測試產氫效率、腐蝕電位、電流密度、電壓電流特性及電化學性質。另一研究將已表面改質及未表面改質不鏽鋼板組成直接甲醇燃料電池供測試評估。研究發現,無電鍍鎳產氫效果最好,其次為無電鍍銀。表面結構分析中除鎳以外極板都相當平整,鎳上許多顆粒大大增加產氫面積。腐蝕試驗中雖無電鍍鎳腐蝕電流稍高,但整體來看,各極板腐蝕情形差異不大。另應用一簡單方法及裝置,能同時測定直接甲醇燃料電池效率、甲醇滲透速率、陽極板腐蝕速率與陰極板滲透甲醇電氧化電流密度。