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第一名

簡諧運動彈簧等效質量之測定

日常生活動中簡諧運動的例子很多,例如:浮在水面上的木塊往下壓一段距離後放手,木塊即受重力與浮力的作用作簡諧運動;節拍器的左右振盪也可算是簡諧運動的一種,而實驗室中最常見的就是懸在彈簧下物體的簡諧,物體振盪時,受彈簧的回副力即重力而作上下得振盪,但此時不僅是物體,彈簧本身也在作振盪。所以,計算簡諧運動質量的時候,須考慮彈簧參與的部分質量。本實驗所探討的即為彈簧參與簡諧的有效質量與彈黃員質量的關係。

麵糰發酵箱濕度控制系統之改良

學校現有發酵箱使用時,都會出現明顯的結露現象。經拆解發現第一、二、三代發酵箱皆利用熱水來增濕,其缺點是增濕速率慢,增濕水槽就算停止加熱,熱水仍會持續釋放出水蒸氣,因此,,仍會繼續上升,導致相對濕度過高。目前較新型的液壓噴霧型發酵箱,雖未使用熱水來增濕,但仍有相對濕度過高之問題存在,且造成水資源的浪費。本研究是利用超音波霧化方式,自行設計組裝濕度控制系統,並安裝在各類型發酵箱上,皆可明顯改善相對濕度過高之缺點,而且「省水、省電」之改良成效相當顯著。最後,以超音波霧化型發酵箱實際製作麵包,由「嗜好評分品評」結果顯示,消費者在外觀、風味、咬感、整體感等之喜好程度,改良後皆優於改良前。

大溪河階群地形特徵的研究

河階(river terrace) 乃河流沿岸發育的階狀地形,當河流重新向下切割時,舊河床在現今河床之上形成一階面時,河階逐告形成,臺灣屢經地殼變動,侵蝕基準面屢次下降,各河流兩岸的河階地形十分發達,為最常見的河川地形之一,河階上方平坦,每為農田及聚落分佈之處,尤以臺灣各河流中,上游兩岸最為顯著,在人與地的關係中,有其特殊的重要性。大漢溪流至大溪鎮附近所造成的河階地形乃為臺灣最標準的河階之一,大溪河階群分佈以大溪為中心,上至石門峽谷,下至鶯歌、三峽。河階如此發達與臺北盆地的陷落,河流之襲奪、流路之轉栘等有密切的關係。大溪河階群可分為高位河階( LT 面)及低位河階( FT 面)兩種,兩者的區別在於高位河階的士壤有紅化現象,而低位則無。由於大溪附近的高位階面屬於桃園臺地面( LT5)之一部,如三層、龍潭、八塊等階地皆是,係切割古石門舊沖積扇原面者,其形成和臺北盆地之陷落導致大漢溪基準面下降重新往下切割無關,故本文之研究乃限於低位河階( FT 面)各階。天氣睛期由石門大壩往下游遠眺,可見兩岸的河階面寬而長,概略相對稱,其上農田,聚落密佈,構成饒富趣味的地景,這些河階的地形特徵如何?實為值得探究的問題。

斷尾球「生」~探討羽球羽毛對飛行的影響

從平時練習的羽球中,發現羽毛形狀及疊合方式存在明顯差異,於是著手設計空氣壓縮推進噴射的方式探討軌跡差異。利用四個排風扇並排製作垂直風洞,再將球頭鑽洞放入滾珠軸承及牙條作為支架,使穿過支架的羽球在垂直風洞中仍然能夠自由旋轉以利取得運動時的阻力、轉速及側向力。實驗數據顯示,羽毛只要經過修剪,阻力多會下降;若修剪外側羽毛,高速下的轉速可大幅提升,但低速時則因受力面積減少導致轉速下降;但羽尾若破壞程度太大,如:剪成平頭狀,會使得轉動能力下降,甚至低速時無法轉動,飛行距離也明顯提升。最後,斷翅的實驗出現了一個有趣的結果:透過斷去第二根羽毛達到對稱的缺口,可挽救失控的側向力,提升破損羽球的練習價值。

蚊子的幼蟲 ─ 孑孓

去年的暑假我參加中山兒童科學館的科學活動,最讓我感到有趣的是「蚊子的幼蟲─子孓」的觀察,可是最令我討厭的是會咬人的蚊子,一到下午的時候,桌子下面就變成蚊子的天下,我們的腳就變成蚊子的點心了。奇怪!這麼高的地方─四樓也有蚊子生活嗎?這些蚊子是哪來的?被牠叮了會不會得登革熱?愈想愈害怕,最好的辦法是研究蚊子的幼蟲─孑孓,想辦法消滅孑孓。

「蛹」恆的約定

我們好奇樺斑蝶幼蟲如何找尋適合結蛹之處,於是我們設計實驗,觀察樺斑蝶幼蟲找尋結蛹位置、前蛹、蛻皮、化蛹到羽化的行為現象,分析結蛹位置後,發覺蛹重與葉柄所產生力矩與物理學的靜力平衡有關連,進而設計實驗與器材測量及驗證。發現結蛹位置葉長與蝶蛹結構符合黃金比例。其次,探索不同結蛹環境對蛹體懸掛的影響、絲座與懸絲器所能負載重量的關係及大氣溼度是否會改變絲座的負重。由結果得知蛹的負重比值、幼蟲選擇結蛹在葉長黃金比例位置、葉片重心±1公分、切角110度和柄角130度產生力矩最大值,促使結蛹葉片易被吹拂搖動而不會和其他葉片有所不同,更對蛹具有穩固、隱蔽的保護意義,令我們讚嘆生物為生存所做的精密計算。

平面魔術方塊

在一次研討會中,劉江楓教授介紹了數種在加拿大訓練資優生的數學玩具,其中一種玩具引起了我們研究的興趣,它是從魔術方塊及中國的七巧板演變而來,是由十二塊菱形(如圖一)所組成,去排成數種不同的圖形。但排的原則是"相鄰必須同色",我們即以其中一種圖形(如圖二),展開一連串的探索過程。

夸父追日.

本專題製作主要以瞭解太陽輻射功率的測量方式而設計,為了不讓太陽在天空角度位置影響到太陽輻射功率大小的量測,因此設計追日裝置以瞭解太陽在不同時間地面所接受到太陽輻射功率的大小。追日裝置基本上透過光感測元件量測太陽光照強度的差異,透過數位類比轉換的技術,將這些光照強度數據加以運算,從而得知太陽在天空的角度與位置;並以兩顆RC伺服馬達來驅動機械結構,使光感測器始終保持垂直面對準太陽。此外,本專題亦希望透過長時間的紀錄與測量,以方便探討「黯化現象」以及討論提升太陽能電池板發揮最大效能的方式,這套裝置能夠長時間紀錄散佈在各地不同的偵測點,只要利用追日裝置去收集各地的數據,並可知道太陽輻射到地球的能量的變化狀況。

生命的傳承……… 非洲鳳仙花的減數分裂

使用庭園常見花卉─非洲鳳仙花,觀察花粉母細胞減數分裂的過程,並與玉米作對照,將減數分裂各時期以顯微拍照之。由觀察中紀錄減數分裂各時期的花苞大小,找出適合觀察的大小為 0.19cm ~ 0.77mm ,此花苞發育期間可以清楚看到一個花粉母細胞變成兩個,再很快變成四個花粉粒的過程。我們發現這是一個最適合印證減數分裂的實例,以補充國中、高中課本具像照片之不足。

不讓你睡~睡眠運動植物適應時差變化節奏之研究

一天中,酢醬草葉片開展時間比含羞草長,清晨與傍晚,葉片開閉狀況也不同。兩者均能配合12hr光週期穩定調整生物時鐘節奏;6hr光週期,酢醬草調適生物時鐘的能力較弱(與3hr、1hr光週期相似),含羞草對光線敏感度高,能隨即配合光週期而調整。在恆亮、恆暗及亮暗交替環境,酢醬草與含羞草仍啟動睡眠運動,平均週期接近24hr,推論二種植物的生物時鐘機制影響睡眠運動的能力比光線的影響強。 18天的12hr光週期中,調整二次12hr較長時差,酢醬草分別需2天和1天調整生物時鐘節奏配合新的光週期;含羞草在第一次時差後無調適期,第二次須調適5天。相較之下,18天內調整二次6hr較短時差,酢醬草的生物時鐘節奏無調適期;含羞草的生物時鐘分別需要調適3天和1天。