全國中小學科展

第56屆--民國105年

影響草王-銳頭瓶爾小草生長與分布的因素

有「草王」之稱的銳頭瓶爾小草(Ophioglossum petiolatum Hook)為台灣短草地常見的小型厚囊蕨。它出現在校園花圃中,但分布很不平均。我們根據光線、溫度、溼度、土壤pH值與伴生植物的影響,研究銳頭瓶爾小草在校園的分布。本研究發現:1.銳頭瓶爾小草喜愛冬季早晨由南方照射而來的暖陽,且照射時間需超過6小時,較適合銳頭瓶爾小草的生長;2.由西北射來的午後陽光,由於溫度太高,無法促使其生長;3.馬櫻丹會抑制銳頭瓶爾小草的生長,使其無法生長在種植馬櫻丹的花圃。

數字牌逃不了的命運

本研究是探討數學競賽中的題目,透過一疊卡片,先丟一張,再把下一張卡片放在最下面,反覆操做,求出剩餘牌。在過程中,我們先定義操作方式,並改變數量及丟放的順序,故本研究總共分成八個部分,分別為:丟X放一、放一丟X、丟一放Y、放Y丟一、丟X放X、放X丟X、丟X放Y、放Y丟X,反覆操作驗證,從大量數據中探討相關性質,發現算出剩餘牌共同特點:先算出有多少個間隔,再乘以丟放的張數和,減掉上一輪最後總張數與最後剩餘牌的差,最後判斷「先放」還是「先丟」,遇到「先放」時要減放的張數。

手勢密碼鎖

本研究目地是要以光敏電阻對光感的反應來代替一般的常見的鑰匙及感應卡,減少大眾平常需攜帶的解鎖物品。我們利用了我們的專業搭配了電子學、數位邏輯、Arduino的相關知識,而且我們使用偵測手的弧度製作出了兼具防盜、新潮的新世代智慧解鎖器。經由實驗證實,本文所設計的產品能正確的判斷出密碼的成功率達九成,並能成功的防止宵小的入侵。

圍籬邊的食物鏈(雞屎藤→天蛾→寄生蜂)

我們在校園圍籬邊發現雞屎藤、天蛾、寄生蜂間形成的特殊食物鏈關係,於是分別透過校園調查與飼養觀察進行深入的探討。 調查發現本校共有5種取食雞屎藤的天蛾。日照越充足,雞屎藤越多,天蛾數量也多。天蛾各階段都有專一的寄生性天敵,包括:卵寄生、幼蟲寄生與蛹寄生,統計被寄生比率約為 9.48%,且天蛾數量越多,寄生蜂也越多。 飼養觀察結果發現:天蛾的蛹期 ÷ 生活史 ≒ 1/2。氣溫、日照時間是影響天蛾的發育速度的最主要原因。天蛾化蛹時僅在土表面形成凹巢,沒有鑽入土中,此結果可修正圖鑑所述。 校園的圍籬邊雞屎藤→天蛾→寄生蜂的食物鏈關係終年不斷循環著,而校園工程與人為的修剪成為改變這個平衡關係的重要因素。

發現「星」奧妙─正n邊形邊長延伸形成多角星之性質

本研究探討正n邊形各邊邊長延伸經過p次交點所形成的p階n角星多邊形之角度及邊長,我們求出p階角星頂角的公式,證明:「n > 2(p+1)時,就存在p階角星」,並和正n邊形內部連線問題做比對,提出兩者的對應關係。對於多角星的邊長與各角星頂角的連線線段,我們使用三角函數列式求長度及使用電腦軟體EXCEL輔助計算討論。在這樣的觀察中,發現「正n邊形邊長在特定的狀況下會等於p階角星的邊長」等一些有趣的性質,而這些幾何特性的證明也能夠呼應它複雜的代數算式成立,除此之外,多角星的角度與角星頂點連線上計算都和原正n邊形的角度、邊長有一致性的關係,因此本研究把正n邊形視為一個0階角星。

蜂樹奇緣-蜂膠和落羽松萃取液之探究

本研究主要是探討蜂膠及落羽松萃取液之功效。透過觀察蜜蜂採集落羽松樹皮汁液,回巢製成蜂膠的方式,我們對樹皮進行萃取,再以實驗比較萃取液是否與蜂膠有類似的功能。 針對上述想法,我們設計以下實驗:1.以水溶液蒸餾法及酒精萃取法萃取落羽松樹皮汁液。2.比較萃取液和蜂膠的抗蟻效果。3.比較萃取液和蜂膠的抗菌效果。4.比較萃取液和蜂膠的抗氧化效果。 研究結果發現,蒸餾法中低溫蒸餾萃取液的抗蟻和抗菌功效比市售蜂膠效果好,酒精萃取液抗氧化能力雖然比蜂膠差一點,但在實驗中也和蜂膠效果相當接近。由於蜂膠相當稀有且珍貴,未來可以朝著萃取落羽松樹皮,大量提煉出有效的抗蟻、抗菌及抗氧化物質。

「哆」次的相遇——只有唯一,都是至「寶」

本研究第一部分從尋找牌組設計法出發,以不同的數學結構製造出牌組,再分析牌組結構中變數的關係,並寫下其關係式及特性。 第二部分進一步改變規則,研究在不同規則下牌組變數的關係及特性。 第三部份引入區組設計理論,將牌組的設計矩陣化後,可以透過定理來檢驗任一牌組是否符合哆寶規則,還能再將矩陣擴張,得到旋轉法的一般化設計法。另外也可以透過0、1之間的互換,得到新的設計方法以及適用條件。

遨遊棋盤:與直–橫–斜一筆畫共舞

有一m╳n矩形方格,任選一格為起點,每次有三種移動方式任選其一:直向、橫向跳三格,或斜向(左上、右上、左下或右下)跳兩格,且不可超過此矩形。一筆畫走完所有m╳n矩形方格即有解。作品主要探討: 一、探討一筆畫路徑、迴圈有、無解狀態。 二、尋找出一筆畫有解路徑、迴圈的最小棋盤方格為4╳5棋盤方格、最小棋盤方陣為5╳5棋盤方格。 三、研究出任意m╳n棋盤方格(m≧4、n≧4且m跟n不可同時等於4)皆為有解迴圈棋盤方格(除4╳6、4╳7、4╳8為有解路徑棋盤方格外)。並提供有系統且簡單、快速的解題方法。 四、延伸推廣立體棋盤一筆畫迴圈。 五、延伸探討m╳n棋盤的最少步數。 六、將此研究應用到密碼上。

六〝和〞YES.猴〝骰〞畾

本研究利用改編傳統骰子數字排列方式(兩對邊總和為7)等30顆骰子,設法排組一個幾何形體使其每一面的總和都相同,此稱「面面俱到」。研究發現幾何形體「面面俱到」成立的條件受限於每面出現的數字數量與隱藏面數字總和,即便是相同顆數的骰子也會因形體組合的方式不同,使每面「面面俱到」總和與成功組數不同。我們提出兩大研究定理【定理一:若干個立方體單位骰子,以內藏總和最大值與最小值估算「面面俱到」總和範圍】、【定理二:若干個立方體單位骰子,以幾何形體的鄰面數可算出內藏總和最大值與最小值的範圍】可完美詮釋各種幾何形體「面面俱到」的總和範圍,並解釋使用最多顆數的骰子能做出幾何形體之極限圖例。

源源不絕--水質淨化研究與設計

我們以水壓65gw/cm2為基準,量測不同濾材的流通速率,作為濾程設計的依據,應用連通管原理、巴斯卡原理整合我們自創的腸道仿生濾柱,在有限的空間中設計出三區分離式連通管的最佳濾程組合,並結合UV-C殺菌燈管、太陽能供蓄電電池模組及無線遙控開關,設計出一台環保節能的家庭用移動式淨水裝置,體現工程思維及maker精神; 希望解決全球衛生落後地區,超過10億人無法取得乾淨飲用水的迫切問題,並獲Bill Gates foundation及Google邀請,赴美展示。