全國中小學科展

第45屆--民國94年

靈〝液〞現象 [氧化還原之探討]

此研究目的有:探討此「靈液」(變色水)中甲基藍的氧化還原反應之主要 變因;並探討加入甲基紅產生的混合液,對變色時間影響的情形。本研究發現「變 色水」有以下特性: 1.各個變因濃度都會影響反應速率,且氫氧化鈉濃度影響反應時間最顯著。 2.溫度高的反應速率比在溫度低者快。 3.氧氣濃度越高,其變色速率愈快;反之,氧氣濃度愈低,變色速率愈慢。「靈液」現象-探討影響甲基藍氧化還原反應的變因與速率。

凹凸無秩,虛實有具

本研究主要是進一步研究八上自然與生活科技課本中,有關凹(凸)面鏡的成像,希望能更具體找出實、虛像的位置。 首先在研究一中,我們利用19 片的鏡面鋼折彎成y= a x2 的拋物曲面,並尋找a 值與焦距f 之間的關係。結果發現a=1/(4f)。 接著在研究二中,以視覺暫留的觀念結合改良的視差法,具體測量凸面鏡的虛像位置。並以成像公式:1/物距 + 1/像距 = 1/焦距,推得像距理論值後,與實際測得的像距比較。 在研究三中,進一步研究凹面鏡所成的實、虛像位置。 最後的研究四是主要的創意設計。我們利用塑膠膜及漏斗自製一種可以任意調整凹凸的面鏡,並以LED 燈為光源,觀察凹面鏡所成的實像變化。而且可調式面鏡亦可作生活上的應用。

九尾謎咒

在撲克牌遊戲中,我們選擇了一個單人撲克牌遊戲,找尋在這40 張牌中迷人的規律。遊戲中發現要玩出一個結果似乎要花費很久的時間,並且也很容易失敗,所以我們簡化遊戲規則,讓完成的牌組不再循環,剩餘牌再重新排起。規則簡化後,不僅更快完成,並發現從中可找出最簡化的結果,40張牌可找出13組牌組,還剩一張固定剩餘牌3。接著我們討論出三種方法來觀察遊戲所遵循的規則,第三種方法可以找出一個規律,讓我們確定此遊戲的剩餘牌為3。得到遊戲規律後,我們試著以八尾來做推論,並試著將規律推測至所有的數,發現過了五以後,就不可能出現剩餘牌。我們很高興,以後這個遊戲可以不用侷限在九尾了,可以換作八尾、七尾,甚至只有一種可能的五尾。

物換星移 折折稱奇

本研究利用幾何和代數的方法配合Corel Draw 繪圖軟體突破一般探索星形內角和公式的範圍,從直線星形延伸探討至折線星形。另外,使用GSP 繪製星形,用以呈現折線星形的動態漸變過程,且驗證公式的正確性。主要的研究流程及結果如下:1. 直線星形種類:首先,利用正N 邊形的外框,固定相隔L 點連線即可完成星形。經推理和實際連線的結果,最多可連出[(N-3)/2]種。2. 探討直線星形內角和的一般性公式:無論星形內部的層數存在與否,可證得任意N(L)星形內角和公式為S(N,L)=(N-2L-2)×180°。3探討折線星形的一般內角和公式:當星線為一個折點時,任意N? (L)折線星形內角和為S?(N, L)=Q? (N, L)-(2L+2)×180°,其中Q? (N, L)是折角總和。4. 在一個折點,且折角均相等的條件下,正N? (L,K)折線星形內角和為S?(N, L,K)=(NK-2L-2)×180°。其K 值的變化範圍(2L+2)/N ?K? 1+2(L-[L/2])/2,星形變化的範圍為正N 條放射線至正N([L/2] )直線星形之間,在這個變化的範圍中除了包含了不同層的直線星形([(N-3)/2]- [L/2]+1 種)外,層與層之間尚存在無窮多個星形。5. 當折線星形具 M 個折點時,一般的星形內角和為S?(N, L,M)=(N(1-M)-2L-2)×180°+ Q? (N, L,M) ;而當M 個折角均相等時,正N? (L,K,M) 星形內角和為S?(N, L,K,M)={N[MK-(M-1)]-2L-2}×180°。

Easy Come,Easy Go!

本研究是利用各種不同的粉末和溶液,來做吸附油污及溶解油污效果的比較。

中國蜂與西洋蜂型態與行為之比較

2003 年底,我在住家附近做舉尾蟻的生態調查,發現魚池堤防的縫隙中有一巢野生的中國蜂,生態多變,引起我對同為社會性昆蟲的蜜蜂產生好奇。後來陸續在花蓮市發現多處野生中國蜂蜂巢,並在拜訪養蜂農民,觀察蜂農飼養的西洋蜂及中國蜂的生物特性後,將兩者加以比較的念頭便油然而生,進而引發我的研究動機。\r 國中南一版自然與生活科技第一冊『動物行為』及第二冊『生態系及族群』中都提到蜜蜂的行為及族群活動,可作為我研究的理論基礎。\r

神秘海岸--貓公石地質之觀察研究

金門的西北岸, 有種含鐵質豐富的石頭, 外表坑坑洞洞, 顏色呈騂紅色, 而凹凸不平的外表也造就了它俗名的由來, 當地人俗稱「貓公石」, 是種少見的沉積岩。本項研究於93 年5 月至94 年5 月, 觀察的地點從慈湖海堤沿岸至古寧頭的海岸。就金門西北角海岸貓公石的分布、成分及環境進行調查。貓公石在經過海水沖蝕之後硬度極高, 根據觀察發覺人為的建設和強勁的東北風的風蝕, 對於貓公石數量的減少造成極大的影響。

各式波源對於駐波形狀之影響

關於駐波:如果拉緊的繩左端以正弦震盪,而另一端固定,則此震動會沿著繩子像又送出一連續的行進波。波的頻率即震動的頻率。此波在固定端反射,向左回轉行進通過他自己。向右的波和向左的波便互相干涉。在某頻率下,此干涉會產生一駐波形式。但在高中課本之中只有討論以上所述之繩波,和水波槽中關於兩點波源所產生的駐波,而我們感興趣的是──三個、四個波源呢?而且現實狀況之中的波的振幅也並非是永遠保持不變。我們先利用電腦模擬兩個、三個及四個點波源產生的駐波。而後再用四個實驗,分別是一至四個點波源的水波槽實驗,我們利用馬達的震動產生水波,用投影機從水波槽的下方將水波投影至牆壁上,再用數位相機照下。現在高中課本中介紹節線及水波時,理論的推導都是沒有計算到水波振幅隨著距離波源的遠近而隨之有的衰減,而我們將實驗跟兩種理論的結果作比較,發現波源數在偶數時,有無衰減所造成的節線形狀略有差異,而波源數三個時,很明顯的可以發現當考慮到衰減時,節線數會變的較少。我們推測這是因為三點波源節線的決定並不是單純因為相位差為半個波長的關係,而同時與振幅也有一定程度以上的相關性。

因為讀數論的同餘方程

因為讀數論的同餘方程時,看到許多一元二次同餘方程的解法,又在不定方程中遇到ax2 + by2 = k 這樣的題目,使我開始思考這個問題。

正整係數線齊次遞迴數列中的完全數列

本文主要就完全數列中的布朗準則(Brown's Critertion)、亨斯貝爾格(Honsberger)推理來探討正數係數線性齊次遞歸數列,得出是完全數列的有兩種類型:例如an+k = an+k-1 + an+k-2 + ......+ an+1 + 2an的數列、及型如an+k = an+k-1 + an+k-2 + ......+ an+1 + an,的k階廣義斐波納契數列;在適當選取初始條件,可使此數列為完全數列。且其初始條件的前k項最大值分別為1,2,4,8,…,2k-1 。 除了等比數列﹛1,2,4,8.16,…﹜的子序列和可唯一替代所有正整數外;本文同時建構廣義k階斐波納契數列的初始條件,使其任一正整數可以唯一表示成相異且無k個相鄰的廣義k階斐波納契數和來替代。