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第46屆--民國95年

底片盒的歌舞秀

生活中的物品會因撞擊、摩擦、注入空氣等等發生振動,會發出聲音,在經由空氣的傳送,讓遠處也聽得到。在利用送入空氣形成空氣柱而發聲的樂器,我們可以改變其空氣柱的長短來控制音階高低。利用光線反射,微量放大的原理,使聲音變得聽得到也看得到。底片盒的入氣口形狀、設置位置,吹送氣口的大小、按孔位置、底孔的設置都會影響口笛的發聲及變化。底片盒「聲」「光」效果十足的歌舞秀,讓我們這一次的自製樂器,聲音產生的探究活動充滿了驚奇,也讓我們收穫豐富。

我拆!我拆!我拆拆拆!-拆除最少邊數以阻擋正多邊形的研究

阻擋正多邊形曾在第 44 屆全國科展高小組數學科第二名-阻擋正多邊形出現,其主題是「正方形棋盤儘可能打最少『×』,使其找不到四個空格,以空格當頂點,可連成一個正方形」,本研究改變其規則-討論正方形棋盤儘可能刪除最少的邊,使棋盤中找不到四個邊組成一個正方形。選定這個主題,因為我們數學課本,剛好也學到垂直平行與四邊形及怎樣解題(觀察、察覺數列的規律性)。我們從阻擋正方形研究起,推展正三角形及正六邊形,加上變換棋盤形狀,最後再到阻擋長方形,透過實際操作、表列觀察,從過程中找到阻擋正多邊形的共通策略-兩個方格共用一個「×」及方格放大後呈現回字型一層層增加固定的「×」數,而且特定圖形會像數列排列一樣的有規律性。

神奇的傑克

如果將正方形的頂點比擬成它的「手」,兩對角線的交點當成它的「心」,則兩個正方形頂點間、中心點間、或頂點與中心點間的線段相連(或重合),就如同「手」或「心」彼此相連。我們將四個正方形的某種特殊組合,稱為「傑克結構」(Jack Structure),它是本研究的圖形主體架構。本文主要探討當傑克「四心相連」,「心手相連」,和「手手相連」,不同連接情況下所連出的四線段,向外作正方形時,連接這些正方形之中心點而成的四邊形,甚至再以此四邊形的四個邊為邊分別向外作正方形,並將四個心相連,這樣一層一層的的不斷擴展下去,推導所連成的每一層四邊形與基準正方形(Reference Square)之間的面積關係,並試圖發現不同連接情況下,同一層四邊形間的面積關係。

Light up!飛行石的光燦

Luminol 化學放光反應受到不同因子的影響。放光物質(Luminol)、氧化劑(H2O2)、催化劑 ( K3Fe(CN)6、K4Fe(CN)6 )、混合濃度變化下放光趨勢不盡相同;溫度、添加不同濃度強鹼、不同種類之金屬離子、洋菜混合溶液各有程度不一之影響;將推廣至食品氧化劑殘留之檢驗。

誰說國中生不知地厚?—從板塊運動探討台灣地區岩石圈的厚度及變化

利用水中的浮體實驗來模擬板塊運動造成岩石圈受擠壓的現象,找出受壓縮岩石圈的長度變化和所造成的厚度延伸量之間的關係式來推估岩石圈厚度;依相關文獻參考實際板塊位移量,推測台灣地區的岩石圈平均厚度約為 170 公里;並依照台灣地區地形來模擬標高不同區域的岩石圈厚度分布。並利用以上模型,證明當山區受到較大的侵蝕作用時,因岩石圈下層受浮力上浮補償了部分的高度,使山區需在較長時間,高度才會變矮。

聰明的高速公路大啟示—汽車撞擊力和碰撞緩衝功能的變因研究

國內高速公路一條一條的興建完成;發現它的中央分隔島有很大不同的改變。更從網路資料得知,政府不斷的朝“聰明”的高速公路努力情形。其中以驚心動魄的死亡車禍,給我們印象特別深刻,因此決定對如何減低高速公路車禍損失進行研究。首先對汽車撞擊力和碰撞緩衝功能的變因,著手進行研究,我們利用智高組合玩具,設計製作了多種不同車頭 (保險桿)的實驗車,同時利用鋼筋水泥製作了三種不同形狀的護欄,再利用橡皮筋彈力,實地進行汽車碰撞實驗。我們為了驗證汽車之撞擊力及碰撞緩衝功能,利用日常生活中各種物品設計製作出4種測撞器,效果極佳,是值得介紹的創意。最後經過研究得到的結論是:高速公路的護欄、碰撞角度、汽車車頭(保險桿)形狀及車速都是影響汽車碰撞緩衝功能的重要變因,要減低高速公路上車禍造成的損失,一定要重視它。

乾與濕的策略-捲葉濕地苔和水的關係

這個研究在探討捲葉溼地苔(Hyophilainvoluta)和水的關係,主要的結果包括: \r 一、形態、構造、生活環境等:假葉是由單一層細胞構成,細胞小而規則,成群體生長,58 株/1c㎡、126 株/1g,在潮濕的環境中,較常出現孢子囊,而在較乾燥的環境下則較少。 \r 二、乾旱與吸水:捲葉溼地苔在失去水分達一定程度後,細胞生理會產生一些改變,使水分不易再散失。而吸水過程主要由葉完成,二分鐘之內可吸飽水(水重達本身重量的573%)。我們推測乾燥始捲葉濕地苔細胞質濃度增高,這可能是捲葉濕地苔葉片能快速而大量吸水的原因。 \r 三、經乾旱後對生理的影響:經短期乾旱處理的捲葉濕地苔,再供水後,竟能迅速恢復光合作用,尤其第一小時的光合作用率,甚至比水分充足的樣本還高。但乾燥四天後光合作用率開始下降,到第十天已低於新鮮樣本的光合作用率。

由液生磁~探討電解質溶液中磁場的變化

一般人總認為磁場的產生是由於電子移動而產生,因此認為只有在電器用品附近才會產生磁場,而忽略的事實上電池也可經由電解質溶液而傳導。因此本實驗在探討電解質溶液中離子的游動是否也可以產生磁場,而由離子產生的磁場是否也會跟電子移動時產生的磁場一樣符合安培定律,結果發現電解質溶液也符合此定律,但電解質所產生的磁場其所受的影響因素還包括濃度、液體中有雜質等因素,而且產生之磁場會慢慢消失;跟由電子所引起之磁場不同。

聲子晶體內部聲波強弱分佈的研究

我們製造一個類似六方最密堆積的二維聲子晶體裝置,測量聲子晶體內部聲音強弱分佈情形。結果顯示出低穿透率頻率的聲波,在晶體內部會先行聚焦再朝特定方向傳播的現象。一個具有空腔的聲子晶體,聲波在空腔內可以形成駐波形式的強弱分佈,同時該頻率聲音的穿透率也相對的低了許多。

網路高手---長疣馬蛛

本研究在校園中進行觀察、採集,並飼養在人為環境中,藉著親身體驗探究長疣馬蛛的生態。得到以下結論:一、長疣馬蛛屬於節肢動物門、蛛形綱、蜘蛛目、狼蛛科、豹蛛屬,為狼蛛科成員中唯一具有結網能力者。二、長疣馬蛛為游走狩獵型與結網型的過渡物種。牠的織絲器官少了游走狩獵型蜘蛛的步腳毛束卻會游走狩獵;牠沒有結網型蜘蛛的中爪和節狀像手指頭的絲疣卻會結網。三、長疣馬蛛在自然環境中會因草的長度、體型大小而有不同結網面積的差異;在人為環境下若沒有任何物質則不會結網。四、不管獵物的體型大小,蛛網連續被振動會引發長疣馬蛛捕食的行為;長疣馬蛛也會因獵物的種類而有不同的偏好,尤其喜食同翅目的葉蟬。五、長疣馬蛛的蛛絲沒有黏性,藉著綿密的網絲糾纏住獵物;網絲因不同的功能,在張力強度上有所差異。