全國中小學科展

第二名

草上飛輕功行者\n磁浮與線形非接觸式直流電動推進器\n【 續電磁應用的研究與實作 】

人類自發明車、船、航空器等交通工具以來,雖已大大的縮短了空間上的距離,但始終未曾滿足仍不斷的向速度和時間挑戰,我們都知道陸地上交通工其一車輛的速度,除了受到驅動力的限制外,最大的障礙就是地摩擦力和空氣阻力這兩個搞怪的「魔力」,為了減低摩擦力人們發明了輪子,還配上了各式各樣的氣墊鞋─輪胎,鐵路系統則採用了鋼輪,難道這是一成不變的方式嗎?有沒有更好更低摩擦力的輪子呢?有的!就是磁浮系統,這是本文所要研究的主要課題。

讓我們和「光」來「玩」

吃完喜宴,坐著爸爸的小轎車回家,途中看到路旁的建築工地設有一閃一閃的警示燈,又看到沿路中的安全島都設有反光片;車燈一照,就會顯出明亮的光來,但效果不及建築工地裝設的警示燈。 回來後一直想:如何使反光片能和工地警示燈同樣生閃光效果,以增進行車安全。 於是我便和同學相約去請教老師,老師鼓勵我們進一步去研究。我們在老師的指導下,做了以下各種實驗:

轎車頂上的露水洩露了天機

本研究是觀察記錄99年11月至102年2月的天氣變化,並以這些天氣資料找出影響露水形成的天氣條件。發現露水形成的要素是:氣溫接近當時的露點溫度、水汽含量也要高,以及能讓露水凝結的凝結核;因此當太陽下山時,可以觀察當時的氣溫與露點溫度之差,以及雲量多寡,來判斷隔天容不容易有露水出現。在空曠處、微風、植生的有無也是影響露水出現的因素之一。若要判斷隔天早上會不會有露水出現,可以測量晚上十點的露點溫度,若與氣溫相差在4℃內,相對濕度又大於75%,則隔天早上四、五點可能就會出現露水。從有露水出現的天氣狀況統計圖可以發現,有露水的日子,當天早上的天氣幾乎是晴天,所以我們認為有露水出現當天的早晨,晴朗的狀況較多(88%)。

安特衛普之謎

有一天,無意間在報紙上發現了這個令我百思不解的問題,因為好奇心的趨使,我們開始了這項研究。

簡易切片機

由近年來,報章雜誌上所登的生物科技,以及老師在上課時偶而的提示,使我感到生物學的重要。啟發我研讀生物的興趣。在讀到楨物莖葉的構造時,我們要求老師帶我們親自切片(徒手,以刮鬍刀,通草夾標木)以增加真實感,但一節課下來,斑上同學,沒有一個切下,可用顯微鏡觀察的片子,且有三個同學手指受傷。打聽得知,一部切片機,時價十多萬,實非每間學校所能買得起的。

閃光攝影簡諧運動求證儀

在物理課中,我們學習到簡諧運動是一種變加速運動,而變加速度運動甚難求出其任意位置之物理量。因此,老師提到「取一週期振幅與簡諧運動相同之參考圓之投影即代表此簡諧運動」。對此我們除了從課本理論中吸取觀念外,並希望得一實驗之驗證,以達科學求真求實的精神。於是我們設計下面的儀器和實驗。

廚房中哪些食物含有澱粉?

有一次上自然課,老師教到葉子行光合作用,會產生澱粉,我心中不禁冒出許多的問題,哪些植物中含有澱粉呢?澱粉加水煮過後有何反應呢?澱粉有什麼用途呢?澱粉都是白色的嗎?於是我約了幾位有興趣的同學並請老師指導,開始了這一次的實驗。

波動的模擬

高三時,物理課探討了有關波動的概念,對於某些現象,只能靠靜態的圖解,再加上豐富的想像力來理解;對較複雜的現象,更是有如瞎子摸象一般。熟悉電腦的我們於是想到,何不利用電腦來模擬波動,不但可以將理論與實際相互證明,也許還能造福困惑的芸芸學子們呢?

以衰減瞬逝全反射U型光纖感測器應用於過敏偵測之研究

本研究研發一U型光纖生物感測器。進行偵測時,首先將抗原修飾於光纖表面上,再將光纖先後浸泡於模擬樣品及二級抗體(二抗)。隨後,把U型光纖鎖入反應槽中並移至光學平台上導入雷射。最後,在反應槽中通入奈米金粒子溶液,奈米金粒子會與二抗接合,從而附著於光纖表面上,在光纖表面上形成抗原偵測目標二抗奈米金粒子之結構。奈米金粒子的附著改變溶液之折射率,同時也吸收雷射,使訊號的改變更加劇烈,讓此設計得以偵測小型生物分子。 本感測器與時間相關,能以動力學模型計算生物分子接合之解離常數,以低成本、快速、簡易的操作進行抗體篩檢等生物小分子檢驗。同時亦有發展為波導平台,具有模組化、大量檢測的潛力。

孟氏定理與西瓦定理在多邊形中的推廣

本文主要在探討幾何中的兩個重要結果—三角形中的『孟氏定理』與『西瓦定理』推廣到平面上任意的『凸 邊形』與『凹 邊形』的相對應結果,甚至於我可以將『凸凹 邊形』換成『 條直線』,我發現亦可以得到類似的結果。在完成平面上的圖形推廣之後,我也試著思考其在立體空間中是否也有類似的推論,很幸運地也發現有類似平面多邊形的結果,目前已完成空間中任意『 個頂點多面體』的『孟氏共面定理』,此外,我也證明了空間中任意四面體的『西瓦共點定理』,同時以實例驗證空間中的『西瓦共點定理』在四角錐中的形式。