全國中小學科展

第44屆--民國93年

自然數中移位、加倍、循環對之探討

在尋找滿足條件:『將自然數的個位數字移動至最前面,其他位數向後推移一位,所得的因數為原數的2倍的自然數』的過程中,發現求出的解的形式與循環小數的循環部分有對應的關係,(例如:105263157894736842將個位數字移至最前位,其他位數字向後推一位,得新數210526315789473684恰為105263157894736842的2倍,而2/19=0.105263157894736842,發現他與2/19的循環小數部份相同)。本篇文章討論的主題除了『移一位後,新數為原數κ倍』外,延伸至『移a位後,新數為原數κ倍』的部份,並發現他的結果與循環小數的循環部分有相同的排列方式。

卡!卡!卡!卡得好!

老師在上國語課時,有提到鹿港天后宮與龍山寺,老師有說過這些古績建築不用一根釘子,而是利用木頭的凹凸角度,一個個卡上去的,而且還比用釘子釘的還堅固。這讓我想到有一年暑假,爸爸帶我到科學教育館時,在二樓的益智區的中國益智科學中有一個「六子連方」的遊戲。當時讓我百思不解,六根有缺口的木頭竟能巧妙的組成立體的十字結構,不僅神奇也讓我佩服中國老組先的智慧。因此,我為了想瞭解到卡榫結構的強度,便和爸爸:*用陶土捏出一模一樣的卡榫,在利用負重實驗來測試在不同角度下,卡榫結構的強度。*並根據負重實驗的結果,歸納出決定卡榫結構強度的原則。*再利用所歸納出的原則重新設計一全新且結構更為堅固的卡榫結構來。*最後利用工字結構來改善卡榫結構的重量與部分強度。我希望以科學的方法來改良、發揮老祖先的智慧結晶,並將這種成果發揚光大。不管是建築、家具還是臨時搭建的組合屋,都可以直接應用本實驗的結果。

幾何之美----美術磚的樣式與規律

猶記得老師上到第三章數與形的樣式與規律時,曾拿她親自做的拼布作品給我們\r 看,震撼之餘又深深為此幾何拼湊之美而著迷,知道說在我們生活週遭也感受到很多建\r 築物的設計樣式都採用幾何圖形來拼湊,尤其在地板、牆壁的樣式,而且大多選擇採用\r 許多正多邊形來拼湊,例如:正方形、正六邊形…等,我們就很好奇要完成這樣的幾何\r 圖形拼湊是不是任何一種正多邊形都可以完成這樣的鋪貼?老師就鼓勵我們利用此學期\r 教的幾何圖形性質及幾何圖形的變動來推導其可能情形及為什麼?於是我們就找了幾個\r 志同道合同學組成一個研究小組試著來做

不同形狀的行星狀星雲的分布

行星狀星雲呈現多樣的外型,有的如星空中的魔戒,有的呈現美麗的雙極(蝴蝶)狀。什麼因素使得行星狀星雲的形狀不同?前人研究指出行星狀星雲的外形和中央星質量有關。本研究針對不同形狀的光譜譜線強度,配合其在本銀河系的緯度分布,探討行星狀星雲外形和質量的相關性。一般而言,質量較大的恆星表面溫度較高,分布的位置集中在在本銀河系盤面上。本研究以[He II]、 [Ca V]及[O III]三條譜線的強度做為中央星的溫度計,分析各行星狀星雲的光譜資料可得知其中央恆星溫度,進而推論其中央星質量大小的相對關係;而從其銀河緯度的座標可大略比較其到銀河盤面距離的大小。本研究綜合以上兩方面所得的結果,發現譜線強度較高、中央星溫度高的行星狀星雲、代表其中央星質量大,這一類星雲較集中在低緯區,其外型多呈雙極狀及不規則狀;而譜線強度較弱、代表質量低、中央星表面溫度較冷的行星狀星雲,廣佈由高到低的不同緯度區域,其外型較多圓狀及橢圓狀的行星狀星雲。

蒸氣分子與香氣分子的邂逅

香草之所以受到大家喜愛,主要是此類植物因具有芬芳氣味之故。而水蒸氣蒸餾法是精油萃取最常用的方法,因此為了解精油在何種條件下,可以有效的萃取出精油,並將油水分離完全。因此,選擇自然課授課內容的蒸餾法為主題,將植物的精油萃取出來。本實驗以香茅草葉、迷迭香葉及薰衣草花為實驗材料。以水蒸氣蒸餾器萃取精油及精露。多次實驗結果發現(1)精油必須在特定蒸氣壓及冷凝溫度條件下才能餾出來。(2)不同的冷凝溫度及蒸氣壓條件會影響精油的萃取量和品質。(3)香氣分子被蒸氣分子餾出後,必須急速冷卻,冷卻溫度越低萃取量越多,品質也較好。(4)熱源火力越大則蒸氣壓越大,精油及精露萃取量就愈多,火力過大精油品質反而不佳。(5)不同的植物,精油的含量亦不同,但精露萃取量只與火力大小有關。相同的火力下,精露的萃取量接近(6)由實驗中設計出新型有效的油水分離器,可以輕易的同時分離不同比重的精油。

蟻獅築巢行為初探

蟻獅是蛟蛉的幼蟲,會在沙地上築圓錐形巢穴,以捕抓螞蟻為食。我們藉由野外觀察、測量,以及在實驗室中以相同環境分別飼養、以不同深度沙地飼養,並以不同的棲地大小、縮短巢間距離等實驗來研究影響蟻獅巢穴大小的因素。

生命會自尋出路 –成長的奇蹟

從現在開始,控制植物根部的生長,不再是一件不可能的事。我們花了二年的時間證實這個事實,希望這個發現能夠讓這個世界變的更多采多姿,是我們進行這個研究的心得與心願。因為從事盆栽或園藝造景的人,只是控制植物莖部的生長,就能創造出一個新天地,如果再知道控制植物根部生長的方法,將會讓這個世界變的不一樣。我們進行的研究主要是對植物的根進行控制生長的實驗,隨著植物的成長,觀察並且紀錄植物的根、莖、葉、花的生長情形。最後我們得到令人振奮的研究結果;植物根部的生長型態與生長方向是可以被控制的,而且,適當的控制植物根部的生長,並不會影響莖、葉、花的生長。這個結果讓我們體會到生命的成長就是一種奇蹟,且會自尋出路。

鬼斧神工的編織手

我的研究報告主要為: 1.中型金蛛外型、行為及生活方式2.各式隱帶的介紹3.蛛網的結法4.蛛絲的觀察及實驗蜘蛛一般人給的印象是噁心的,但是蜘蛛應該有牠生存的意義吧?所謂天生我材必有用,所以在思考牠有何貢獻之前,應該對牠有深入的認識。一般來說蜘蛛捕食小昆蟲如蚊子、蒼蠅等,對人類應是益蟲,但人類侵犯了牠的生存空間之後,反而將牠視為害蟲。我找了「中型金蛛」為研究對象,觀察中型金蛛除了使我瞭解牠的生態外,更讓我學習到面對大自然的態度。

魔方陣的變化球!

在解決基本三階魔方陣的過程中,得到解題的要訣在於訂立中心位置為5,可以得到八組解。然後嘗試改變傳統格式,將行與列的和訂為相同的等差數列,發現解答的組數會以中間位置為5 呈兩側對稱關係;而每個位置出現同一個數字的次數也有線對稱關係。因為只有中間位置能夠填入每一個不同的數字,所以解題時應先決定中間位置的數字,再探討其它位置的數字排列。當填入的九個數字呈等差數列時,發現解答的組數會以中間位置為此數列的中數呈兩側對稱關係。只要三階魔方陣的行與列呈現對稱排列,魔方陣的「四個角落數字和」必等於「填入數字的總和扣除兩倍第二行列數字和,再加上中間位置的數字」。

有趣的車子

自然課程中對於「運輸工具與能源」的探討,使我們對於車子的製作產生了極大的興趣。後來參加了中華創意發展協會所舉辦的比賽,學習動力系統的製作和電路的連接,我們決定親自製作一台四輪車,設計實驗來探討車子的機能性。在實驗中我們設計了各種不同形狀的車輪和不同性質的路面來探討車子直線前進、爬坡等機能性,並且探討動力系統和電力系統的串、並聯對於車子機能性的影響。另外我們還運用電池盒的配置來探討重心位置對於車子爬坡機能性的影響。最後,我們已不同驅動方式來探討車子轉彎的機能性。希望透過這些車子機能性的探討可以提供車子駕駛人參考。