全國中小學科展

第44屆--民國93年

我浮、我沈、我浮浮沈---以浮沈子探討液體表面張力

浮沈子慢慢下沈至液體表面時,可能受到液體表面張力的影響,而使這時侯浮沈子頂端低於水面,我們的實驗就是利用浮沈子從浮到下沈的過程中,受到浮沈子系統內空氣體積的影響,分析體積與它下沈的關係,並進而比較浮沈子受到液體表面張力的大小,並以不同溫度的水來驗證溫度影響因素,以及不同濃度的鹽水溶液、酒精、沙拉油做比較,找出這個力量與系統體積的關係。

神奇的奈米光觸媒(TiO2)Magical Nano-Photocatalysts

近十幾年因為工業化後,河川及海洋常遭受工廠排放的廢水所污染,因此本實驗擬將奈米光觸媒照射紫外光後會產生氫氧自由基(OH‧)攻擊(氧化)有機物的特性應用於染整業廢水之脫色及曠化處理上。研究中採用染整業者常用的黑色偶氮性染料(Reactive Black 5)作為模擬染整業的廢水;光觸媒反應器中的奈米二氧化鈦(TiO2)光觸媒則採用台灣光觸媒公司所生產的光觸媒水溶液;照光方面則選用波長最接近可見光的UV-A(365nm)的燈管來模擬太陽光。實驗結果顯示在酸性環境下的處理效果較中性及鹼性佳,在pH=3 時,總有機碳(TOC)移除率可達到80%,且色度移除率接近100%。

孵化條件對雉科鳥類性別的影響

現在的生物學一般認為雉科鳥類早在孵化前即決定其性別,受環境影響不大,但是在一連串的實驗中,我們發現了其實孵化條件對雉科鳥類性別是有很顯著的影響,而在眾多孵化條件中,溫度對其仔代性別影響最為顯著。

聲音有多快?固體.液體中聲速的探討

在物理課時,老師說聲音在不同介質傳播的聲音速度不同,因而引發我們對固、液體中聲速的好奇,進而研究測量聲速的方法,所以為了了解聲音在固、液體中的傳播情形,我們選擇了不同的長棒、水、酒精、油等物質,利用喇叭的膜面振動感應出一電動勢,藉由示波器顯示波形,分析其訊號,計算出波速的大小。

振盪反應的探討

在接觸到了驚人的BZ 反應後,我們開始著手研究相關實驗。首先,想藉由改變各種反應物的濃度,看看反應的結果會有什麼差別,並記錄下反應時間的平均差,以求出反應速率,並進而求得「速率定律式」,來了解反應的機制。另外,在一開始便想試試看,能否利用其他化學藥品取代原本的反應物,因為我們當然很希望能找到不同的顏色變化!此外,我們還由阿瑞尼士方程式求出log k 對1/T 的關係圖並求出活化能,驗證了阿瑞尼士方程式在振盪反應上應用的可行性。

形形色色 -- 一種創新的色卡遊戲探討

在三色卡中,發現若能排列成使所有(n-1)(n-2)/2 個正六邊形中都有0 或3 或6 張「相異卡」時,此色卡必可拼成。四色卡共有A、B、C、D、E、F 六種,其中A 和F,B 和D,C 和E 顏色排列順序恰好相反。當任取四張四色卡排成田字欲判斷是否有解時,可用換半套法將F 換成A,D 換成B,E 換成C,再依判別規則即知是否有解。這在n×n 拼圖上可迅速檢查出無解排列。四色卡中只取相對一組卡(如A 和F)作九宮格拼圖,在所有(n-2)2 個排列組合中,若均有(1)一條鞭型 (2)提燈籠型(3) Y 字型 (4)X 字型四形之一則此色卡必可拼成,反之則否。利用 n2/2 張A 與n2/2 張F,想在一張空白n×n 拼盤上快速拼出一個成功的拼圖,須使一、 行中 A 張數×列中A 張數+行中F 張數×列中F 張數=n2/2 張。或 二、 只要在一排中放n/2 張A,亦能拼成。在一種創新四色卡兩人拼圖競賽(甲欲拼成,乙扯後腿)中,常態下輸贏機率各半,但本文中找到一種贏的策略,若甲方使用此策略必勝。

您樂透了嗎?

利用硬幣、骰子、撲克牌、電算器等,經由實驗、操作及推論,驗證了簡單的機率原則,並且求出簡單的規律性,進而利用這些規律求解出撲克牌梭哈遊戲中,同花大順、四梅、葫蘆的組合數及出現機率,最後,激起我們研究動機的題目----「中樂透頭獎的機率是多少?」

乾坤大挪移-ABXCD=BAXDC

有一天上數學課,老師出了一道題目,題目是『AB×CD=BA×DC』,起先,大家都盲目的找,卻找不到正確的答案,正當大家絞盡腦汁地思考之際,我終於找到了,答案是『12×63=21×36』,後來,同學告訴我,他在逛書店時,看到一本由前程出版社出版的書,書名叫「蟲食算與隱算法」,裡面也有一個題目是『AB×CD=BA×DC』,書中的解答是「26×93=62×39」,真奇怪,為什麼解答與我找到的解答會不ㄧ樣呢?難道解答只有這兩組嗎?還是有很多組的解答呢?這時腦袋裡又浮現了許多問題,如果是三位數乘三位數(ABC×DEF=CBA×FED)又會如何呢?於是,在回家的途中一直想著這個問題,到底要怎麼找解答呢?對了,回教室找同學們幫忙,全班分組一起來找解答,後來還請教老師,在老師的指導下,完成下列的研究。

舉尾蟻共和國—舉尾蟻群體行為的再研究

本研究之目的是在野外觀察舉尾蟻的行為,並以「舉尾蟻的築巢行為」、「不同『生態區位』下,舉尾蟻的相異築巢模式」、「舉尾蟻覓食路徑的建立,與覓食路徑中斷後的行為比較」、「舉尾蟻及長腳捷蟻與介殼蟲共生行為的比較」、「舉尾蟻群面對不同外來傷害的反應比較」等五個面向來進行觀察、比較並討論,其主要結果如下:一、舉尾蟻築巢與人類築屋在結構上有許多相通之處,蟻巢先以交錯的草枝架構起蟻巢的形狀,而後再覆上腐質土,就如同鋼筋混凝土結構一般,有著抗壓的功能,並以最少、最輕的原料作最大空間的運用。二、舉尾蟻在樹上築一個典型的「卵形巢」之前,會經歷許多「過渡型蟻巢」的時期。並依舉尾蟻群在「生態區位」內競爭優勢的不同,來決定是否能擴大蟻群規模,並且築成一個典型的「卵形巢」。三、舉尾蟻覓食路徑的建立與費落蒙有著十分密切的關係,但是覓食路徑中斷後,中斷兩端的舉尾蟻群有著十分不同的行為,原因在於不同的費落蒙分別指引著「覓食」與「返巢」的行為。四、舉尾蟻及長腳捷蟻與介殼蟲共生的行為,目的都是為了取食介殼蟲所分泌的「蜜露」。但是在蓄養的方式上,舉尾蟻像「農夫」一般,長腳捷蟻卻像「礦工」,就人類的進化觀點而言,舉尾蟻較長腳捷蟻的進化程度高。五、本研究所觀察的主要兩巢舉尾蟻分別因為「人為」與「非人為」的因素受到極大的傷害,但在全巢滅亡前,殘存的少部分舉尾蟻依「社會性昆蟲」分工的原則,分別多存活了三個月及一年。一隻舉尾蟻無法存活,一群舉尾蟻,即使是一小群,在遵行「社會性分工」的原則下,仍然可以活得很好,「社會性昆蟲」的優勢,由此可見。

神奇小森林的探討及利用

利用硫酸、雙氧水、一般土、水苔、泥碳土作為台灣欒樹、白柚、羅漢松和竹柏的各別個處理方法及栽培介質的材料。雙氧水具有種皮的穿透性及吸水性;水苔有保水性及通氣性,硫酸具有穿透性。台灣欒樹的實驗結果中發現雙氧水的處理方法最有助於發芽。羅漢白柚的實驗結果中發現剝皮的處理方法最有助於發芽。