全國中小學科展

第43屆--民國92年

沙丘的陷阱專家─褒忠沙崙的蟻獅

本實驗旨在探究褒忠沙崙蟻獅對棲地選擇的情況,研究中發現蟻獅選擇特定的沙崙活動,主要是與沙崙中的沙粒特性、地形結構中的坡度以及餌食生物的種類及豐富度有關。研究中發現蟻獅傾向於選擇沙粒顆粒較細、地形坡度較為平緩以及紅螞蟻數量較多的地方挖掘沙穴。此研究並對蟻獅的微棲地進行初探,顯示人類的活動可能會影響該物種的棲地選擇。

溫排水與海風的偶遇

這一件「溫排水與海風的偶遇」主要是利用火力和核能電廠靠海的特性,借助海邊最常見的風造成的風寒效應(水蒸發帶走熱量),來降低電廠的溫排水,再把柏努利定律運用在渠道的設計上,然後在實驗中探討空氣流速、溫度、表面積、表面材質、壓力...等和蒸發速率的關係以及對於本實驗設計的影響和關係。

發電機的製作與研究

探討不同的馬達與馬達(電動機)互相轉動,對發出來的電力的影響,利用不同材料來改造被轉動的馬達(電動機)或轉動不同線圈條件的馬達(電動機),影響發電的電力和效率等相關性研究。

蝴蝶農場的負荷量

我們這次實驗的蝴蝶是大白斑蝶,這是台灣斑蝶類中最大型的種類,翅膀白底上有點點黑斑。色彩不鮮豔,翅膀形狀又很平凡,牠有數一數二的個體生態美。大白斑蝶在本區數量相當多,一年四季都可以看到牠們緩慢飛行,不怕人接近,而且翅膀廣大,便可以讓學生近距離欣賞,牠們能夠輕易的展開飛行,也能在高空平放翅膀,就像滑翔機在天空漂浮迴轉,看到花就迫不及待的衝下來吸花蜜,敏捷的小朋友可以趁機伸手摸他,因此當地人都稱牠〝大傻瓜蝶〞只分佈在台灣南北端及蘭嶼、綠島。

溼地蜻蛉知多少?

本研究經一年多努力調查鳥松溼地,發現蜻蛉目中均翅亞目有一科 2 種及不均翅亞目有三科 14 種。過程中先了解蜻蜓生理構造外,再完成霜白蜻蜓生活史。不僅發現飛行領域明顯,且停棲時其翅膀及腹部角度都會隨著光照強度而改變。蜻蛉目稚蟲鑑定以蜻蜓稚蟲為限;鑑定特徵以下唇口器、觸角、跗節、腹部的側棘數、背棘數等外部型態為主,完成不均翅亞目中 4 科 9 種的簡易分類圖及檢索表,並比較靜水域與流水域中的蜻蜓水蠆其呼吸器官差異,發現除粗鉤春蜓為鰓狀形直腸鰓外,其餘多屬重複形直腸鰓,直腸鰓數目共 6 列,且鰓瓣形狀可分圓、尖細及羽狀形三種。進行蜻蛉分類後,發現在第一、二冊(光復版)自然與生活科技的課本中均有錯誤,第一冊第 143 頁,圖 5-11 應是豆娘水蠆,並非蜻蜓水蠆;第二冊第 13 頁,圖 1-8 也有誤,非由雄性將精子送至雌體內,而是雌蜻蛉將尾部移至雄蜻蛉第二腹節進行交尾。因時間有限,所獲水蠆種類雖不多,但在九種水蠆中,除勾蜓科外就擁有四科,實屬不易,故水蠆雖少,但不均翅目均俱全。

新發現!!!鉛樹最初形狀及其生長速率的探討

一般鉛樹的製造大多以鋅片與醋酸鉛、硝酸鉛溶液反應,而在顯微鏡下觀察它們在幾分鐘內反應後,鉛樹的形狀相似嗎?哪些條件才能長出鉛樹最初形狀?哪些因素會影響鉛樹最初形狀?哪些是產生鉛樹最初生長的最快速率條件?哪些因素會影響鉛樹最初生長速?在加入添加物(一些酸、鹼、鹽類)產生沈澱物下,能歸納出鉛樹最初生長速率的機制嗎?這種在顯微鏡下微量的動態觀察實驗,在教學上的教育價值如何?這些一連串的問題,給了我們專研此問題的動機。

飛蛋

我們都放過天燈,當天燈緩緩升起飄向天際時,心中都會產生一股對大自然力量的奇妙感受。在一次偶然的機會裡,看到電視上探索頻道播放的節目--「中國古代發明」,一個中國兒童利用線香加熱空蛋殼後,蛋殼就會飄浮在空中。這個畫面讓我們想到「天燈」與「會飛的蛋」之間的關聯,兩者都是憑藉空氣的浮力,可是兩者的體積與重量大不相同;在四年級的自然課中,曾提到空氣浮力,所以我們以相同的原理,用各種不同的方式加熱空蛋殼,但是都無法使空蛋殼飄浮在空中,只好利用天燈推算加熱後的空蛋殼所可能擁有的空氣浮力,結果發現探索頻道裡所介紹的『飛蛋』 , 竟然是一個不可能的假象。

巧解切割問題

除了平常的數學課之外,老師也鼓勵我們多方閱讀一些不同的書籍。我們幾位同學在『數學世界中的萬花筒』一書中發現一題很有趣的問題:「用小正方體拼構成n行n列n層的大正方體,然後在對角線上去掉2個小正方體。要把這樣得到的形體,全部切成2個小正方體相連在一起的長方體可不可能?可能的話,請找出切割的方法;如果不可能,請加以證明。」引起我們對它探討的興趣。 在不斷討論的過程中,我們利用電腦計算出一些數據,發現去掉3個小正方體後的形體所得到的數據,似乎更有規律性,於是便朝著〝去掉3個小正方體〞這個方向努力去研究。 \r 研究的主題定為“巧解切割問題”─「用小正方體拼構成n行n列n層的大正方體,然後去掉3個小正方體,分別是位於對角線的2個小正方體及其相鄰的1個小正方體。要把這樣得到的形體,全部切成2個小正方體相連在一起的長方體可不可能?可能的話,請找出切割的方法;如果不可能,請加以證明。」 \r

大樓逃生的研究

您知道嗎?原來許多玩具的設計,在大樓發生火災時也可用來作為逃生的器材。本實驗主要在運用玩具的原理,設計各種大樓的逃生方法,並探討其優缺點。從玩具的觀點出發,你將會有意想不到的發現。

神奇推銷員

(一)問題:推銷員要將每戶人家都訪問到,但為了節省時間及精力,每戶人家必不重複走到!是否每次出門訪問時,都可找到一條「推銷員路線」?對於不同點數、不同線路連節方式的圖形,要如何輕易地分辨是否有推銷員路線?(二)解決過程:以 0、1 為字元,由數個 0、1 組成字串,將圖形中每個點用字串表示,例如: 以二字元表示四個點 00、01、11、10若路線為 00 01 11 10,則可用「記憶輪」0011 表示,記憶輪中尾數後一字元「0」與首數前一字元「0」是可連接起來的,此路線即為推銷員路線。當然圖形中的點要用字串標示,需要多次嘗試!而四個點以上就必需要用三字原來表示?例如:七個點 001、011、111、110、101、010、100若路線為 001 011 111 110 101 010 100,且首尾可接的起來,則可用「記憶輪」0011101 表示,記憶輪中尾數後兩字元「00」與首數前兩字元「00」是可連接起來的,此路線即為推銷員路線。經過多次嘗試、推論並驗證後得到:圖形若有推銷員路線,其路線必可用記憶輪來表示(三)結果:1. 我們利用簡化圖形來標點,並利用記憶輪,可使得在較難看出是否有推銷員路線的圖形中,較快找到通路、來判斷其是否有通路。2.雖然過程中有一些簡單圖形很容易就可以看出是否有推銷員路線,但利用記憶輪的方式來討論,可以幫助我們在面對更複雜的圖形時,能夠將其推廣進而解決問題。3.有時找到的通路雖然無法表示成記憶輪,但它確實是條推銷員路線,亦符合當初我們的目的。對推銷員而言,如此則可判別圖形是否有推銷員路線,若有,則路線為何。