全國中小學科展

第46屆--民國95年

珊瑚礁底下的結晶

我在珊瑚礁底下發現許多的結晶,這些結晶幾乎都是乳白色、亮亮的,只有少部分呈現黃褐色。透過鋼棉實驗後發現,這些結晶在形成的過程中,遇到含有鐵的液體並且與空氣產生交互作用,產生氧化鐵而變色。當稀鹽酸滴在珊瑚礁的結晶時,都會產生二氧化碳的氣體。最令人興奮的是在滴漏的實驗中,成功的製造出大自然的產物---結晶,彷彿就像閃閃發光的珍珠一般。

.乾坤大挪移

※本文所探討的是關於有趣的移位遊戲 (本文問題一,共討論三種情形):偶數個硬幣依序交錯排成一直線,設有反面硬幣數n 個(ex.正、反、正、反→反、反、正、正),最少移動次數 n(n+1) /2次;偶數個硬幣數非交錯(ex. 正、正、反、反→反、反、正、正),最少移動次數n2次;與奇數個硬幣數非交錯排列(ex. 正、正、反→反、正、正),最少移動次數n(n+1)次。 (本文問題二,共討論五種情形):利用技巧定義出「跳島攻法」,當移動過程符合跳島攻法,可得到最少移動次數步驟,其最少移動次數的公式:※當符合(空格數/字母數)≦1/2 時,奇數個字母為 N2 + 3N − 8/2 次;偶數個字母為 N(N +1)/2 次。 以上雙主題研究皆以數學歸納法證明公式正確性,希望藉此推廣到一般移位遊戲,謝謝!

椰椰您回來了!-椰子的多元探索及其日常生活中創意應用之研究

一顆椰子,我們通常只想到椰肉和椰子水可以食用。至於椰皮和椰殼這兩個部份,許多人都習慣性丟棄它們。其實,它們可以變身成許多實用的東西喔!在這此研究中,我們嘗試將椰皮和椰殼分別製成了筆芯、炭,以及其他具實用性的東西,至於可食用的椰肉,以燜烤的方式提煉出椰油。本研究除了有上述的具體成果之外,我們還進行了一系列的實驗來研究椰子,如:利用水的冷脹此特性來撐破堅硬的椰殼、利用牛頓第一運動定律及壓力原理,以牛奶糖及其他物質來穿破椰皮、以椰皮內的強鹼水份來驅除蠅蟲…等等。在從事椰子研究的過程中,我們不僅對椰子的一切有深入的瞭解之外,也學到了一些從事科學實驗的知識技能,像是:網路資料的搜尋、資料的歸納統整、使用Excel 製作圖表....等,獲益很多。

連廣用試劑也數位化了

本實驗利用酸、鹼水溶液在廣用試劑檢驗下會呈現不同的顏色,以影像處理軟體擷取顏色之 RGB 值,將各個不同的 PH 值所呈現的顏色數據化。

無所不在的電磁波

我們身處於電氣化的時代,每天都會接觸各種電器,只要開關一開就會產生磁場,就是我們常聽別人提到的電磁波,也常聽到電磁波對人體可能的傷害,造成人心惶惶;另一方面,電磁波的磁其實跟磁鐵的磁場是一樣的,但卻常常拿來用或是當作贈品卻沒人害怕;所以我們用日常生活容易取得的材料讓它們暴露於較大強度的電磁波與磁場的環境下,看看它們有什麼變化!有了初步了解之後,再嚐試以生活中容易取得的材料或方法,來降低或是阻隔電磁波!

來玩九九乘法表

一開始我們想解出九九乘法表中,放置一個正方形,使這個正方形四個頂點的位置的數加起來,和會是 140 的框框。解題的過程中,我們嘗試了許多方法,利用學校的數學課程所學習到對稱、因數分解的基本觀念,除了找出規律外,更發現九九乘法表的奧妙與許多有趣的玩法。

我不是吸血鬼-----臺灣特有種:臺灣大蚊的生態研究

一般人看到蚊子的反應常是「啪--乎伊係(給他死)」。但雙翅目中有一種很像蚊子的「大蚊」,不但不吸血,還有各式美麗的外貌。希望透過本研究,讓大家瞭解「臺灣大蚊」的生活型態,也讓大家能欣賞這種美麗的動物。本研究的主要內容有:1. 觀察臺灣大蚊的外型及紀錄生命週期。2. 調查汐止大尖山風景區附近臺灣大蚊的分布高度與成蟲出現時節。3. 臺灣大蚊重要器官與習性的觀察探討。

越學越能擋的垃圾郵件守門員

垃圾郵件一直是十分令人苦惱的問題,平時都必須花費多於閱讀正常郵件的時間,來篩選及刪除像是一些廣告、色情郵件或藏有病毒的郵件;雖然現在的 ISP 大多已經設置可以濾除垃圾郵件問題的方法,效果也不錯,但卻只能服務到他們的會員,而對於學校、公司或政府單位的自設的郵件伺服器,都只能自求多福或者在垃圾郵件洪流中,過著水深火熱的生活。基於以上的理由,使我們決定要開發一個可安裝於個人電腦、自我學習並且獨立於 ISP 及收信軟體的垃圾郵件過濾器,以防止垃圾郵件的入侵。本研究參考貝葉斯演算法,設計出「分類權重演算法」作為垃圾郵件過濾器分類核心,使用者只要花費幾天相等於清理垃圾郵件的時間,訓練郵件過濾器,便有很好的效果。經實驗結果,本垃圾郵件過濾器可以得到高達 97%~99%正確率的過濾效能,已媲美市面上宣稱95%~99.5%效能的過濾器。

抑制植物黑色素形成之新理論及未來應用

PPO 是一種含銅的多酚氧化? (E. C. 1. 14. 18. 1),主要是將酚類 (phenol) 氧化成二酚類(diphenol),更近一步的變成quinones,後者是一種不溶於水的褐色聚合物,在植物中造成褐化最主要原因,然而在人類皮膚則產生黑色素 (melanin)。我們提出有一種揮發性的抑制劑存在動植物體內,此種抑制劑會抑制生物體內PPO 的活性。植物在收成後,揮發性的抑制劑逐漸消失,導致內生性的PPO 活性逐漸上升,因此植物便會產生深褐色的斑點。在本研究中,我們以玉蘭花作為例子,以生化酵素動力實驗、部分純化黑色素抑制劑來解釋揮發性抑制劑在植物體內的存在及其作用,更進一步對水果快速褐化提出一種新的理論。研究發現PPO 的褐化反應就像是人體內酪氨酸? (tyrosinase) 的催化反應,酪氨酸?可以使人體產生黑色素而累積在皮膚上形成黑斑,利用〝catechol paper 快速檢測〞模擬inhibitor 與tyrosinase 間的作用,證明,防止PPO 抑制劑之揮發可能在未來美白保養品工業裡扮演一極具潛力的角色。

龍銀的秘密~圓形金屬板振動頻率的探討

我們購買了數枚真、假龍銀作為實驗樣本,並以鋼(ss400)及白鐵(304)兩種材質訂製多種不同形狀條件的圓型金屬板,以圓心為支撐點,以定力裝置敲擊樣品圓周,藉由筆記型電腦、麥克風以及數位音樂編輯軟體 Cool Edit Pro 2.1 的協助,紀錄樣品所發出的聲音強度與頻率,再以軟體將原始訊號轉譯成聲音的頻譜;最後使用 MATLAB 軟體進行曲線擬合,以探討圓形金屬板的直徑、厚度對自然頻率的關係。經過多次的敲擊實驗與分析,我們發現:「圓形金屬板的直徑、厚度會大約分別以平方反比以及正比的關係影響其自然頻率。」同時,根據實驗觀測所得的資料及相關理論則顯示:「以圓心為支撐點,輕擊金屬板圓周的施力方式,在眾多圓形板的共振模態之中,以十字交錯的馬鞍形振動為主要的振動模式。」真龍銀的敲擊聲音在聽覺上似乎較清亮,這個現象也反映在真、假龍銀以及一般金屬樣品的訊號差異方面,我們發現:「真龍銀的音量強度衰減時間比假龍銀久,龍銀的頻譜圖則比金屬樣品複雜,能夠出現更多的共振模態。」