全國中小學科展

第57屆--民國106年

潛行悍將-無動力水下滑翔機之探討

水下偵測機在偵測時需要動力補給,若可以使用無動力無聲無息地偵測又不消耗能源,那麼此偵測機就相當值得研究及探討,在搜尋資料過程中,無意間找到無動力水下滑翔機相關資訊,僅靠重力和浮力就能在水中前進。那麼如何增加它在水中移動的距離呢?這問題引起了我們研究及探討。 所以我們嘗試改變拋重和配重的位置、十元硬幣數量、機翼長寬、機身長短、水深、入水角度等等因素,發現拋重和配重的位置變化影響下潛距離最為明顯,加長機翼長度也能大幅增加無動力水下滑翔機下潛距離。另外我們又設計當水槽深度變成兩倍時,可讓無動力水下滑翔機的下潛距離會增加近三倍之多。

黑棘蟻的一例多休-黑棘蟻覓食與分工行為之探討

我們研究螞蟻的分工覓食行為,這是螞蟻集體行為的具體表現。我們選用規模不同的兩個黑棘蟻蟻窩進行實驗,對個別螞蟻進行塗色編號,方便於實驗中辨認螞蟻。我們設計了可以有效觀察覓食行為及可調控的覓食變因(食物離巢距離、食物數量、斷食時間)的實驗裝置,經由計算蟻窩內螞蟻的平均覓食出勤率,量化螞蟻的分工覓食行為。實驗發現,不論是面對單一或多重固定的覓食環境,黑棘蟻並不會因為蟻窩規模的大小不同而有比率懸殊的覓食出勤率。我們實驗數據的高度一致性,並非偶然,這是螞蟻集體行為特徵的一個具體呈現。

震不倒的六家!?

地震發生時常伴隨土壤液化,出現砂質土壤失去承載建築物重量的力量,造成建築物下陷或傾斜。本研究針對竹北六家地區土壤液化和建築物型態間的關係進行探討,藉由土壤採樣,觀察外觀、計算含水量、土壤過篩、文獻資料等方式來瞭解其特性。模擬地震發生時,何種建築物型態在發生土壤液化時最不易傾倒?利用衛星影像空照圖統計常見建物形狀,以木塊製作模型,改變建築物地樁形狀、數目,結果以一字型、矩型、口型等建築物結構抗震效果最佳,土壤液化發生的時間最晚;ㄇ型或L型只要搖晃,轉角處就會裂開受損,防災效果較差。建築物地樁以方柱較圓柱佳,地樁愈深,數目越密集,建築物抗震及抗土壤液化能力較好。

真"水"鋼琴

隨著電腦及網路科技的快速發展,資訊科技在教育上的應用愈發受到重視,本研究以學習互動裝置(Makey Makey),讓孩子在創思科學方面進行發想,主要結合四年級電路概念及電腦課程中所學的積木(Scratch)程式設計,探究生活中的物質導電性,以此做為互動裝置的設計。將實驗過程中可導電的物質,當成是介質,透過Makey Makey電路控制面板,利用Scratch程式設計進行電腦的操控,設計出可以發出不同音階及不同節奏的 ”水”鋼琴互動裝置,只要輕輕一踫就可以彈奏出美妙的音樂,更可以替換不同的介質,在不需更改任何程式狀況下,進行互動增加樂趣,研究中也成功挑戰程式在平板電腦的應用,增加程式的可攜性,只要連接上網路就可以隨時隨地帶著走。

花朵裡的秘密—從校園植物探討花蕊形態與授粉機率的關係

我們調查校園花朵花蕊生長形態、柱頭與花粉特徵、花絲花柱長度比,並製作小麥、美洲合歡、大花咸豐草、孤挺花四種花朵花柱模型進行授粉模擬實驗,探討花蕊形態與授粉機率的關係。我們得到以下結論: 1. 觀察12種植物花蕊結果,柱頭的形態與花粉的形態可歸納為三種配對組合。 2. 花柱與花絲的相對高度是決定花朵授粉方式的重要因素。花柱比花絲高有利於異花授粉;花絲比花柱高有利於自花授粉。 3. 某些花蕊周圍的附屬構造,對授粉機率有明顯的影響,如:小麥的內、外穎。模擬實驗發現:增加穎的構造較不含穎的模型提高約2.2倍的授粉機率。 4. 不同的花序也會影響花朵的授粉機率。模擬美洲合歡聚合成花團的頭狀花序 (6朵)授粉機率會較單一朵花提高約2倍。

以比例探討四邊形面積等量三角化

研究目的有三:(一)探討平行四邊形n切等分點的數量。(二)探討梯形n切等分點的數量。(三)探討任意凸四邊形n切等分點的數量。結果如下: (一)平行四邊形之2n切等分點共有(n+1)2個, (二)若將梯形切成n等分三角形,則令上下兩塊三角形共可切成(αi+βi) 塊,並利用梯形之性質代入後求出其n切等分點為Σ(n-αi-βi+1) 個。 (三)若將任意凸四邊形ABCD切成n等分三角形,則將頂點坐標化並分三種情形: 1. 若X點在四邊形內部時,即p+q+r+s=n,其中p, q, r, s ϵN,若交點(x1, y1)與(x2, y2)相同,則比例成立; 2. 若X點在頂點上時,即AE=CG或BF=DH,由克拉瑪公式可知,若△=△x=△y=0 ,則比例成立; 3. 若X點在邊上時,即q+s+r=n、p+q+s=n、p+q+r=n、p+r+s=n,其中p, q, r, s ϵN,由三點共線可知,若行列式為0時比例成立。

圓圓的變裝秀-馬卡龍肉圓

隨著國人養生的觀念提升,越來越多人注意到攝取蔬果均衡營養的重要性,肉圓是日常生活常見的台灣小吃,本研究希望能結合畜產加工課程中所學到的理論依據及實際操作的技術,運用五行健康蔬果的天然色素將原本透明無色的肉圓添加色彩及營養價值。研究結果發現只要掌握好五行蔬果的特性,添加適當比例蔬果,除保有肉圓原本的特質外,並提升肉圓的接受度及營養價值。

暗藏「音」色-弦上之音

自然課學到弦的鬆緊和長短會影響聲音的高低,老師用吉他弦說明改變弦長後,音高就會跟著變化,我們對吉他能發出各種樂音充滿好奇,改變一個振動弦的音高除了用吉他上的旋鈕改變弦的鬆緊度,也可利用縮短弦長的方式提高振動頻率,弦振動的頻率代表聲音的高低。當我們拿儀器測量吉他弦的振動頻率,發現每條弦振動時都不只有單一個頻率,還會伴隨一些頻率的產生,查詢網路上關於弦振動的一些知識,知道弦振動的模式相當複雜,於是我們特製一個三弦琴,專門研究這些頻率和樂音的關係,依測得的頻率數據,發現弦振動時所產生的各種頻率和樂器使用的樂音有奇妙的關聯。

§雙三角‧終結者§

雙三角終結者是一種兩人對戰遊戲,兩人輪流在數個點之間連線 ,直到其中一方畫出終止圖形 、 (兩個三角形共邊),此人即成為輸家。在進行這個遊戲時,依照不同的型態進行排列組合及歸納,發展出不同的公式,經由公式我們可以預先知道最終條數。若結果不利我方,可以利用一些應對的方法來改變最後結果,進而取得勝利。也就是說從公式的角度出發,我們不用再一條一條的試畫便能直接找到最終連線數。不只便利更能迅速算出結果,甚至有些只要用看的就能得到答案。當點數過大時,用公式算比自已畫來得準確。 除此之外我們還發現了另一種簡便的『三角形觀察法』,此種方式就不需要分成上下來討論,在畫的時候也比較容易畫線,而且可以避免終止圖形的產生。

黑白配-從一道澳洲AMC試題談起

本研究深入探究了一道澳洲AMC題目:在n×n正方形方格中放置黑鼠與白鼠,使得每一隻老鼠周遭都有黑鼠也有白鼠,而且黑鼠數量最少。本研究探討了幾種不同策略,發現隨著正方形大小的差異,適用於不同的策略。