全國中小學科展

第43屆--民國92年

九死一生

在一次的數學專題中,老師提出了以下的題目:「有一隻若干人的軍隊,在戰敗中決定集體自殺,此軍隊圍成一圓圈依序從1號開始自盡,接著跳過2號由3號自殺?一直到全部的人都死光為止。此時,若有一人欲獨活,則他應位於何處?」在老師的深入淺出的講解之下,我們很容易用數學歸納法尋求並證明出其結果。但我在參加去年的全國網路數學競試時,發現有一題目竟與此題目相似,不同處是前兩人自盡,跳過下一人?依序下去。這便引起了我的極大的興趣,便想了解其中條件的變化對其結果有什麼關聯性,便深入的探討此題目。

整合式車床多功能手工具

本研究旨在應用於機件原理(螺紋及螺釘、彈簧、管件)、機械製造(車床、銑床、放電加工、熱處理)、機械力學(力矩原理)、材料力學(剪應力)、圖學等課程所學之專業知識,發揮創意,設法以內藏化設計將夾頭板手、刀架板手、六角板手等工具整合於一體,以克服第一代車床多功能手工具組件過多,造成容易散落遺失與更換不便的缺點,確實達到省力、安全、提升效率的目的。本研究所設計之整合式車床多功能手工具,經力學驗證確定此設計可承受操作時產生之剪應力,安全無虞;且由實驗證實,可較未改良前之夾頭板手、刀架板手、六角板手提高效率 20.8%;較第一代車床多功能手工具提高效率 5.8 %,顯示能達到預期設計需求,使該手工具之設計更為妥善。

『顯影素描機』大小任我行

本作品從運用平面鏡反射、透鏡折射原理及數學相似三角形的公式倒推出凸、凹透鏡的鏡像公式後, 並可藉由理論的推導、作圖, 構想出可行的素描機設計。我們以學校現有的凸、凹透鏡及回收紙箱、平面鏡等簡易工具,設計出第一代單凸透鏡素描機及第二代凸凹雙透鏡素描機, 並能以定點觀測及驗證比較, 可做到將景物縮小、放大成像於描圖紙上的目標。

天旋地轉大翻身—從對稱圖形談起

利用不同的對稱軸,操作旋轉與鏡射變換,歸納出一些幾何圖形對稱群的規則性,進而利用對稱群推演一些幾何圖形有趣的著色問題。

正偶邊形與正偶圓弧的方程式

去年有同學製作『從角的方程式,到三角形、四邊形的方程式』參加科展,結果這些由線段組成的多邊形方程式,都是二元一次式與其絕對值的組合。接著我們學到圓錐曲線,其方程式則為二元二次方程式。引起我們興趣的是,利用二元二次式與其絕對值的組合,來表示一些有趣的圖形。

撼動黑夜的光芒─探討螢光棒的特異功能

我們看到耀眼的螢光棒,不禁想起五上自然所教的單元「光和顏色」,於是我們就去請教老師有關於螢光棒的問題,而在一連串的實驗中發現: 1. 我們發油螢光棒的物理特性可看出,會影響螢光強度的因素:直立位置、不同折點、不同折數、震動、溫度 2. 油螢光棒的化學反應可看出,會影響螢光強度的因素:A、B溶液體積比、雙氧水和二氧化錳產生的氧氣、酸鹼溶液 3. 我們發現利用二氧化錳加雙氧水,產生氧氣,通入B溶液,也會增加螢光強度,可見產生螢光布一定要AB溶液混合。

向不可能的任務挑戰─探討太陽黑子的漂移

為了想瞭解黑子的漂移狀況,本研究自去年校內科展開始,耗時八個多月,從進行黑子的觀察、學習套量黑子、查文獻,到最後改以黑子定位程式量測太陽影像上的黑子、分析處理數據、計算推理......,在地方科展中,我們發現黑子有漂移的現象,且有以下規律:緯度方向的漂移會呈現一段一段的現象,而且黑子會先往南漂,再往北漂,接著還進一步去分析每一段與緯度的關係。但是黑子緯度隨時間變化時,先向南漂再向北漂的現象似乎不太尋常?在地方科展結束後,經向多位教授、老師請教後,才發現可能是我們誤判太陽北點方位角!為了解決疑惑與探求研究結果的真實性,在有限的時間之內,我們再次展開更深入的探索行動!經修正北點方位角,並以兩種黑子定位程式重量與檢驗後,探討出在緯度方面,緯度隨時間變化有一段一段的現象,每段週期約1 天。我們又由各群黑子緯度標準差得知黑子緯度漂移量並不大,至於確定的漂移狀況還有待進一?的統計分析;經度方面,構造簡單的黑子比較看不出漂移,複雜的黑子漂移現象則較明顯,並由經度趨勢線公式驗證越靠近赤道,太陽自轉速度越快。我們希望未來能進一步探討造成各種現象的原因,及檢定分析各項統計數據。

色彩的世界

一. 光的色彩世界:(一)光的三原色 :觀察紅光、藍光、綠光疊加一起,形成的彩色世界。(二)三原色下的影子色彩世界 :分別將物體擋在紅光、藍光、綠光之前,觀察影子在不同色光組合下的顏色。(三)玻璃紙下的世界 :將學校建築,分別以景物本色,加上紅、藍、綠色玻璃紙,觀察其呈現的景象。(四)自製轉輪色彩的世界 :自製轉輪,在圓形厚紙板上塗上不同顏色,快速旋轉下觀察呈現的顏色。(五)陽光下的彩色世界:陽光經過寶特瓶、三稜鏡及肥皂泡泡後,觀察呈現的顏色。二. 顏料的色彩世界:(一)顏料混合的色彩:將粉筆、彩色筆、廣告顏料、水彩的顏料三原色混合後,觀察混合後的顏色。(二)顏料在水中的擴散情形:分別將奇異筆、粉筆、彩色筆、廣告顏料、水彩塗在宣紙上,分別放入水中,觀察顏料在水中擴散情形。(三)玻璃紙下的世界:將白紙上塗上紅、橙、黃、綠、藍、紫、咖啡色及黑色顏料呈圓點狀,分別放在紅色、藍色、綠色、黃色玻璃紙組合下,觀察呈現顏色情形。三. 自製酸鹼指示劑的色彩世界:(一)找出適合當指示劑的植物或蔬菜 :在校園中找尋適合當指示劑的植物或蔬菜。(二)觀察自製指示劑在不同 pH 值下呈現的顏色:利用指示劑在溶液不同 pH 值下,觀察呈現不同顏色的色彩世界。

離子燙讓髮絲飄逸?

在我們四位做科展的同學中,就有三位曾經燙過離子燙。這套由日本傳來的技術,在短短的時間內似乎在台灣已蔚為風潮,吹起一股離子燙旋風﹔燙髮後柔順光亮易整理的頭髮特性,對於許多自然捲或是夢想擁有飄逸秀髮的民眾,的確是一大福音。不禁引起我們的好奇,到底是什麼原因使本來一頭蓬鬆的亂髮變得如此服貼呢? \r \r 正當大家陶醉於這美麗的魔法時,不幸地,本班竟然有一位跑去燙離子燙的同學嚐到了失敗的痛苦,頂著一頭焦焦硬硬的頭髮。想不到這偉大的魔法竟然也有失靈的一天?疑惑的我們,決定著手蒐集資料、進行實驗來探討,到底在什麼情況下頑固的卷髮才會乖乖臣服於美髮師的手下呢? \r

夏天的歌手─蟬音繚繞

在農業社會中,小朋友所擁有的童玩,皆就近取材於大自然;竹蟬即是我國民俗古玩之一,由於把玩時它會發出如夏蟬之鳴叫聲,材料又使用容易取得的竹子,因此名為「竹蟬」,也稱為「夏蟬」、「河童蟬」、「哮耳仔」、「喇雷底」。竹蟬是靠繩子與竹棒上的松香磨擦產生聲音,聲音藉著繩子傳到竹筒裏,利用筒內空間產生共鳴的效果,把聲音放大。我們探討各種影響竹蟬聲音大小的變因,希望能製成效果最佳,聲音最類似蟬鳴聲的竹蟬。此外,利用資源回收的物品做成各種聲音不同及造型不同的竹蟬,透過竹蟬的聲音的不同,做出各種不同的動物造型,更譜出一首首美妙動聽的夏日交響樂。