全國中小學科展

第45屆--民國94年

化『錐』為『球』

正多面體有五種,而阿基米德多面體有 21 種之多,其中有些阿基米德多面體可以由正多面體切除「角」而產生;亦即把正多面體的每稜邊取中點後連線,然後去除各頂點的角。 以正四面體開始,截角可以得到正八面體,再截角可得 3,3,4,4 多面體。如果繼續截角,當步驟趨近於無限大時,會得到何種立體圖形?是球嗎? 本研究先觀察此系列多面體的特性,以計算體積法、導出頂點之坐標來求得其極限值,但因體積變化無規律、頂點坐標有多餘解而無法直接求得結果。進而將此系列多面體投影於xy平面上,發現其具有4×2 k 邊形的投影形狀,並且上下左右對稱。故將此投影形狀坐標化後,可求出各點之坐標,代入二次曲線一般式中,得拋物線,即極限之形狀並不是球。

逸而散

在 HCl、NH3 氣體擴散的實驗中,我們遭遇多次失敗的經驗,希望能尋求更適合的實驗方式,以探討氣體擴散現象。 於大氣壓力下測量擴散所減少的體積之實驗,不但計算結果具有較高的精確性,而且其裝置便宜易組裝,應為較理想的實驗裝置。其裝置之照片如下:

多吃蔬果 多健康?!

本實驗利用簡易的硝酸鹽試紙,以方便取樣,透過比色法測試生活中常吃到的蔬菜、水果硝酸鹽含量的高低,並採中和原理,選取部份硝酸鹽含量高的原汁和無硝酸鹽含量原汁稀釋後混合,觀察其硝酸鹽含量的變化。實驗結果顯示:一、葉菜類蔬菜均含有硝酸鹽,尤其是山茼蒿、青江菜、萵苣等含量約5000ppm。二、根莖類、芽菜類、豆類、瓜類及水果等蔬果,除薑的平均含量約200ppm 較高外,其餘硝酸鹽含量均低。三、硝酸鹽含量高的葉菜類汁加入其他無硝酸鹽含量的蔬菜汁或果汁,皆能降低硝酸鹽含量。因此蔬果食用搭配得宜,不但營養均衡,也可以吃得健康、吃得安心。

植物酵素的有氧運動

雙氧水中氧氣的分解可以藉由催化劑來加快反應,植物體內所含有的酵素就是催化劑,所以它們可以與雙氧水作用加速氧氣的生成。酵素是由蛋白質所構成,在所有活的動、植物體內都可以發現,它們幾乎參與身體所有的活動,因此這些酵素對人體非常的重要。經由雙氧水與酵素反應中所產生的氧氣量,可以判斷出植物所含的酵素多寡。所以我們自行研究了一些檢測的方法來進行蔬果酵素活性的檢測,透過這些活動與實驗過程的探索,讓我們更加了解植物體內的秘密活力來源─植物酵素。

在霧中迷失的光線

本實驗中,我們研究了各種顏色光在空氣中的衰減度,以及光因為角度的照射的照度、光穿越水的衰減度,光在煙霧中的衰減度等等,主要在於研究光穿透物質後的照度衰減,應用在生活中的車燈,是否因為由黃燈改成白燈或紫燈後,光穿越霧後的照度會因此比較大呢?

“稜”波微步

以衝擊波中會出現的馬赫角的概念為基礎,利用雙水槽與單一軌道設計一簡便實驗方法量測液體表面波波速,並利用此裝置來探討不同變因,例如溫度、黏度等對波速的影響。

物以類聚~分類計數機構

依照物件的某種特質將物件來分類,是日常生活中經常進行的活動,例如:零錢的分類、垃圾的分類、衣服的分類……等等;而在生產過程中,更是經常要將零件或產品分類、分級,以提升製造與包裝的效率,像是:螺絲的分類、鋼釘的分類、水果的分級、雞蛋的分級……等等,而且這些分類分級的過程多已採用自動化的方式處理。基於上述種種原因,我們著手設計一分類技術機構。

雙軸阻尼振盪及其在電學光學和力學上的應用

本研究的目的是要發展出一套簡單可靠的方法和廉價自製的器材,在實驗台上即能有效觀測和分析雙軸阻尼諧振。我們小組研究阻尼諧振配合李沙育雙軸振動理論發現其無論在力學上、光學上、電學上、工程上皆有許多應用價值。

迷途知返

首先,我們從研究關於邊長比為1:2 的圖形開始,因為剛起步沒有頭緒,也無從下手,於是我們展現人類本能『土法煉鋼』,搬出圓規、直尺等一堆工具,徒手繪圖(慢慢畫的方法實在有夠遜!!),以小正三角形或正方形,甚至是正多邊形去繞大正方形和其他正多邊形內部周圍,一開始很順利,但是當n 愈來愈大的時候,困擾就產生了;因此激發了我們人類潛能,改以「自轉」、「公轉」方法,並試著研究正N 邊形旋轉正M 邊形( M > N ),導出公式。最後,加上p 的改變,挫折越滾越多,正處於百思不解、困阨之際,所謂:「山不轉路轉,路不轉,路不轉人轉。」,惟有發揮人類極致的?性,再以「機率分配、樹狀圖」的觀念加持,當能迎刃而解,找出圈數與軌跡長度之規律,再逐步推廣到邊長比為1:P。

尋找紙環飛行器的黃金比例

我們想透過實驗研究,尋找如何將此飛行器飛得更遠、更穩,並找出它的黃金比例後,能將此富有科學探索精神的遊戲加以推廣,讓每位兒童都有歡笑童年。根據本次研究結果,飛行器之黃金比例為:※紙環周長:大的為16cm,小紙環為10cm。※紙環寬度:5cm。※吸管的長度:20cm。※紙張材質:以200 磅的西卡紙最佳,但以一般的影印廢紙即能有不錯的效果,因此不需另外花錢購買紙張。※發射的力道:越用力效果越好。※發射的角度:以20 度為最好。本次實驗過程中遇到三個主要的瓶頸。首先是飛行器製做過程兩紙環跟吸管間無法牢固以往是用膠水跟膠帶,後來不斷試驗才克服這個問題。第二是發射器製做,以往用手發射無法克服定量問題後來嘗試用橡皮筋、彈弓都無良好效果,最後才製造出效果不錯的發射器。第三是發射角度問題,拿在手中誤差大後來改用桌面、譜架都遇到困難最後改用鐵椅才克服問題完成實驗。