全國中小學科展

第62屆--民國111年

是幸運還是機率-探討彭尼遊戲必勝秘訣

我們準備了銅板和紀錄表,想要了解彭尼遊戲中,乙玩家是否可以技巧性地提高勝率,以及彭尼遊戲的變化形態延伸後對勝率有什麼影響。在實驗一我們發現不同的對戰組合,其勝率確實存在落差;在實驗二中,我們發現乙玩家確實可以透過彭尼的技巧取得更高的獲勝機率,在實驗三,我們發現當加入更多玩家時,後手不一定能掌握更高的勝率,在實驗四,我們發現相較於以第一或第三字節相反來作為乙玩家的第一字元,以第二字元相反後做為乙玩家的第一字元勝率更高,而本次實驗我們只以擲七次銅板中猜測三次的排列作探討,未來也許可以嘗試其他不同的擲銅板次數、猜測次數,以了解彭尼遊戲及其相關變形遊戲的勝率變化。

獨居蜂的築巢行為以及羽化觀察、影響羽化的因素之探討

本研究在觀察校內和家附近的獨居蜂築巢行為,以及紀錄校內的獨居蜂子代從卵期到羽化的過程,並以加溫設備觀察其在特定溫濕度下的羽化時間。對比了周圍有水的環境和沒有水的環境後,前者獨居蜂產卵築巢的數量明顯較後者多,顯示出獨居蜂更偏好周遭有水的環境;以恆溫箱對棕泥壺蜂進行加溫羽化後得知,溫度對於其羽化的影響比時間大。另外也發現,棕泥壺蜂巢室內,有塗料土塊的吸水能力較無塗料的差。

液滴懸浮於移動表面現象之探討

液體往下流、也無固定形狀,我們卻偶然得知液滴能在移動表面上懸浮數分鐘、無外壁支撐卻維持穩定球型[1]。於是設計本實驗,將液體滴於快速旋轉滾筒中,改變液滴半徑、轉速及種類,探討液滴懸浮於移動表面之現象。 實驗發現矽油滴在靜止表面會短暫懸浮0.27秒,在穩定移動的表面能懸浮數分鐘,可用文獻[2, 3]中的「空氣墊現象」解釋。移動表面上穩定懸浮的液滴,傾斜角θ與滾筒切線速度v及液滴半徑r的-2次方呈正比,實驗數據與預測皆相符。液體種類影響懸浮需要的最低轉速,液滴受的交互作用力也因液體種類而異。未來將分析液滴懸浮晃動程度、探討液滴懸浮速度區間與液滴半徑之關係,尋找液滴受的交互作用力與液體種類的關聯,並將空氣墊、流場納入考量。

相切六芒星

在數學上,六芒星是指由兩個正三角形顛倒疊在一起而成的圖形,且以交點為頂點形成正六邊形。本文先給定一三角形(此稱原三角形),其三頂點與內心連線交內切圓之三點為切點,過此三切點作切線所形成的三角形(此稱共切圓三角形),由原三角形與共切圓三角形所形成圖形稱為相切六芒星。 本研究主要探討相切六芒星中的原三角形、共切圓三角形及尖角三角形的幾何性質,首先利用尺規作圖建構相切六芒星時,推導出共切圓三角形的角度性質。進一步探討共切圓三角形的邊截線段恆等式及鏢形面積等性質,也探討尖角三角形中的所有內切圓半徑恆等式及相切六芒星中的共線(點)性質。最後將相切六芒星推廣至(非)相切 芒星,也推導出一些有趣的性質。

「澱」「資」的奧祕-利用網頁遊戲精進學生對沉澱表之研究

有鑑於高中選修化學相當困難,因此我們製作了一款有助於提升化學能力的遊戲。玩家必須活用沉澱表及化學來通過遊戲。蒐集離子球、並且按照要求合成出沉澱物或是酸鹼,來擊潰敵軍和敵方堡壘。 該遊戲是藉由網頁去宣傳的,因此我們需要一個平台去發布此遊戲,選擇了netlify這個平台。其中我們前端使用了三大前端程式,HTML、CSS、JavaScript,後端則利用Google試算表搭配Google APP Script去收集遊戲數據。最後,我們再利用AI演算法中的類神經網路分析,透過交叉比對找到玩家最有可能的成長結果。

高「巢」「疊」起-探究石蠶蛾幼蟲之造巢特性

本研究對象為石蠶蛾的幼蟲,為了確認此種幼蟲的學名,我們將幼蟲飼養至成蟲,利用幼蟲頭部六個白點及成蟲毛狀翅與斑點特徵,此物種應為寶島紋石蛾(Hydropsyche formosana)。石蠶蛾幼蟲不僅會利用石頭建造巢室,還會利用枯葉、樹枝和藻類,如有藻類則優先使用,如有枯葉則會蓋在巢室頂端。幼蟲在建造巢室時,利用步足搬動和轉動建材,亦會使用尾肢基部和似肛門乳頭的構造推動較重的建材。幼蟲可產生絲線黏結建材,平均一條絲線黏性為0.8gw,但幼蟲結繭時產生的絲線黏性更大,是造巢絲線的29.85倍。造巢絲線黏性會受到水溫和酸鹼度影響,水溫高於27℃、pH小於6和pH大於8,絲線黏性皆會喪失,因此水質對石蠶蛾幼蟲存活影響非常大。

石頭也會香!!---擴香石氣體擴散表面效應之研究

提升生活品質降低廢棄物是當今重要課題,本研究欲建立製作可重複使用的擴香石標準化流程,模擬精油擴散及逸散的時間關係,並探討石膏表面的量子侷限效應。 實驗發現,氨水在擴香瓶中經由瓶口逸散到塑膠管內再擴散至與鹽酸反應,並不太符合格雷姆定律,一般網路及教科書中,擴散實驗皆以棉花吸附高濃度氨水與鹽酸,擴散效應明顯且產生白煙的時間短,本實驗以石膏取代棉花,材質改變的情況下,氨水經由石膏逸散到擴香瓶中會受到量子侷限效應(QuantumConfinementEffect)的影響,而拉長逸散的時間。 實驗得出以50g石膏粉混合21ml水的比例製作出的擴香瓶,吸收氨水的容量最大,此為擴香石的最佳比例,且在溫度14-30℃的狀況下,氣體擴散效果最好,溫度越高,氣體擴散速度越快。

引菁拒鹽 - 探討田菁較綠豆耐鹽的機制

田菁是台灣重要的綠肥作物,甚至也有些研究顯示田菁具有可以移除鹽害土壤中過多鹽分的能力;綠豆是常用作物,也有人針對其耐鹽性做相關研究,讓我們很好奇同樣身為豆科植物,兩者對鹽逆境的抗性有差異嗎?本研究透過比較田菁與綠豆兩種常見豆科植物,深入了解並比較其耐鹽機制。我們透過改變鹽逆境濃度,使植株生長,並觀察其外表及生長情形,發現一、田菁耐鹽能力優於綠豆,二、田菁抗氧化能力優於綠豆,三、田菁將能量分配於根部使其生長複雜,以應對環境壓力。因此,在面對環境壓力時,田菁具有較好的適應方式,並更容易存活。希望本研究結果也可以在未來應用於農業與後續研究當中。

逆境中的繁「跖」—探討圓葉鴨跖草的繁殖策略及苞片泌汁之功用

本研究將圓葉鴨跖草的花類型分為雄花、大苞片兩性花、不孕兩性花、地下閉鎖花及直立莖、短匍莖小苞片兩性花。研究影響花性別比例的變因實驗中採用每天紀錄花朵的方式進行,在前兩個生長階段花比例沒有顯著改變,第三階段則因為植物大量換葉因此著重於開所需養分較少的兩性花。在環境極好及極壞的情況下繁殖方式會偏向自花授粉。從照度變因實驗中,得出日照是此植物的重要開花因素。圓葉鴨跖草自花授粉與異花授粉的結實及結種率沒有顯著差異,因此此植物不需考慮到自花授粉及異花授粉繁衍後代的成功機率,此植物較難以風傳播花粉,因此推論其為蟲媒花。推論苞片的功用是保護花苞及果實不被雨水等因素破壞,泌汁則是提供養分給果實吸收成長。

人人善射-自製發射器探究影響飛鏢飛行的因素

看似簡單的遊戲射氣球與專業的射飛鏢競賽有什麼差異?「射飛鏢」有什麼科學原理?又應該掌握哪些技巧才能提高命中目標的機率?利用自行設計製作的「飛鏢發射裝置」和「類風洞實驗裝置」對射飛鏢不同的變因進行實驗分析,結果發現:相同射出角度且作用力愈大、放鏢位置較早的情況下,飛鏢飛行高度較高;射出角度小且作用力大、放鏢位置較晚、拿鏢位置在重心、鏢翼較小、較短或數量較少等情況下,可以得到較大的水平速度。鏢翼因回復力矩作用具有使飛鏢保持鏢頭穩定向前的飛行姿態,而太大或太寬長的鏢翼因飛行中回復力矩過大,使飛鏢擺盪幅度較大,較不易控制飛鏢落點。依據研究結果,最後找出如何調整相關的變因和步驟,順利準確的命中靶心。