全國中小學科展

第46屆--民國95年

當彈簧遇見滑鼠

彈簧震盪是簡諧運動的形式之一,我們除了利用光學滑鼠路徑記錄成是紀錄質點簡諧運動的軌跡外,還使用EXCEL中『傅立葉分析』的功能繪出『頻譜圖』,藉此找出震動質1點的頻率。我們更進一步將彈簧以不同的連接方式,如兩個耦合諧振子(Two doupled Harmonic Oscillators)以及二維的簡諧運動(Hamonic Oscillations in two Dimensions),再次利用光學滑鼠和滑鼠路徑記錄程式將質點的運動軌跡重現『視覺化』外,還加以分析其運動模式。

網路購物-以台北市為例

本研究以台北市的12個行政區分層抽樣,並以各區人口數為比例隨機抽樣,共發出1260份問卷,有效問卷共1244份,有網購經驗為626份,無網購經驗為618份。研究結果,62.28%的網購族在Yahoo!奇摩購物網站購物,50.96%購物經歷在一年以上未滿三年。網購的主要原因是購物方便且可在任何時間購物,且絕的商品價格比傳統通路便宜,而最希望的付款方式到貨付費。影響顧客忠誠度的因素中,網路商品環境、網路商店服務機制及網路商店的成本價值均為中度相關。針對從未上網購物的受訪者,其不願意嘗試上網購物的主要原因第一為網路商店的信任度不夠,第二則是擔心信用卡傳輸的安全性,第三則是不能接觸實際商品。

比薩斜塔與瓶子的約會

我們在Yahoo拍賣網無意間發現一個特別的「重力傾斜」酒架,雖然只是一根鋼管卻能完美站立,於是製作了許多不同規格的酒架和酒瓶去找出讓整體系統能夠達到平衡的原因,最後發現影響整個系統穩定因素與酒架的角度、酒架的切口、酒架的底面積大小及重心有關,而從中更學到槓桿定律的平衡原理。在研究當中意外發現編號9的酒架(酒架角度60°、切口角度120°)所形成的平衡系統姿態與網路「重力傾斜」酒架幾近相同,但因60度的酒架無法與裝滿水的啤酒瓶和紅酒瓶達成平衡系統。故取其長寬比做為依據,便可設計出符合「重力傾斜」酒架美感且又能達到穩定系統的酒架長度。

黴完黴了

由本次的實驗觀察,發現青黴在適合的環境下可由孢子萌發菌絲,再長出串孢子繁殖,在二至三天內即可完成其生活史。實驗亦發現,在六種水果中青黴確實在橘子上長得最好,這可能是我們常看到橘子上長有青黴的原因。另外實驗結果顯示若橘子保存的方式適當的話,可以放置約一個月也不會腐爛,而保存橘子的較好方法是將它放置於打孔的塑膠袋中並把袋口打結封住。

爬上另一座Hill-光反應實驗的再探討

1939 年,University of Cambridge 的Robert Hill 發現葉綠體在光照下,可還原許多分子,例如 ferricyanide(FeCy) 和2,6-dichlorophenol-indophenol (DCPIP)等,我們稱為Hill reactions。 DCPIP (blue) + H2O + light + chlorophyll→ DCPIP-H2 (colorless) +1/2 O2 我們希望找出Hill 反應更好的實驗條件,以及探討與光反應相關的影響因素。

飛碟影像

由對社團老師帶來的飛碟影像感到好奇,展開可看到成像的範圍、特性的觀察,研究適合放入東西的大小,並將器材做一些實驗變化,例如:改變上碟的位置,使其平行向上移、放傾斜,發現上下碟的相對位置是很重要的;另外在碟中加水,發現水的折射會改變成像的大小、位置;遮掉下碟的一部份,發現看得見的主要反射面,在觀察者對面的那一面;改變洞口大小,會影響觀察角度的高低;並和放大鏡結合等。又好奇的以臉、雷射光筆、手電筒、日光照下碟;並試著自己動手做,例如鋪鋁箔、用反光片、凹面鏡、凸面鏡、凹面哈哈鏡做,並在家中及五金行找尋適合的下碟替代品,在其中,發現上下碟的彎曲度、距離及反光好很重要;由實驗中歸納出飛碟影像的原理。

粉不簡單-探究苦茶粉之妙用

本實驗主要以苦茶粉的特性為基礎,一一發掘苦茶粉的用途,經不斷的測試將苦茶粉清潔的能力加以運用在日常生活中,試著取代合成的清潔用品。我們發現隨著沖洗用水的溫度升高其去油效果也跟著提高,清洗玻璃及鐵製材質的餐具最為容易。另外,為了彌補苦茶粉溶液去污力的不足,我們自製苦茶皂,不但可以再造回鍋廢油的第二手價值,對環境減低了傷害,製成的苦茶皂也不會傷害人體。苦茶粉特殊用途方面,我們則製作了天然的苦茶洗髮精來代替合成洗髮精,經由測試發現後者對髮質的傷害大於前者。另外,我們還觀察了玫瑰花及圓幣草在苦茶粉溶液中的生長情形,發現苦茶粉可以當做圓幣草的肥料,但不適合加入瓶花中。最後,為了建立學生資源再利用的觀念,我們回收使用過的苦茶粉溶液製作再生紙書籤,建立孩子資源得來不易的觀念,讓孩子懂得感恩惜福。

長方體中切割正立方體之研究

在 1940 年代,Bouwkamp 提出一系列有關如何將矩形切割成若干個正方形的研究報告,但是如何找出正方形個數最少的方法仍是長久以來懸而未決的問題。在本研究報告中,首先引進「四角切割」的方法,並結合輾轉相除法的概念,來研究矩形的切割問題。我們的方法能大幅度降低正方形的個數,也適合做為此問題的上界函數。有關如何在長方體中切割出正立方體的組合,我們也將輾轉相除法的概念延伸到三維空間,進而建立所切割出最少個正立體數的一個上界模式。此外,藉由四角切割概念的延伸,我們也發現這個上界亦可再予修正。 In 1940’s, Bouwkamp proposed the study of dissecting squares from rectangles. Among the study, the problem of the least number of dissected squares has been open for decades. In this project, we first propose a corner dissection method, associated with the famous Euclidean algorithm. By reducing nearly three fourths of the number dissected by the primitive Euclidian algorithm, our method indeed establish a suitable upper bound of the minimal number of dissected squares from the given rectangles Meanwhile, the Euclidean algorithm has also been considered to dissect the cubes from cuboids. We analyze the fundamental properties of the method and establish a prototype of upper bound function for the minimal number of dissected cubes. Moreover, the method of corner dissection has also been implemented for some cuboids, which also exhibits the acceptable improvement being a suitable upper bound.

葉飄何處,紙歸何方

要了解葉子飄落有無規律,我們搜尋幾種葉子,加以分類,再分別釋放,觀察其落下的情形。結果發現,業原有翹起的,其落下的路徑較穩定。為了精準的控制變因,我們用正方形的紙張,分別將其四邊折起一小段來觀察其落下的情形。結果發現,吳折邊的紙張落下會翻滾亂飄。有折邊的紙張,會向折邊的中點位置飄去。我們利用簡易風洞來探討折邊紙張的運動原因,首先在風洞下方燒樹枝製造煙霧,在觀察紙張周圍氣流流動情形。結果發現氣流經過紙張後,會向中心捲入,撞擊紙張折邊,使折邊紙張向固定方向飄落。接者改用折兩邊的長方形紙張來做實驗,竟然會旋轉,而且剛開始旋轉方向和後來旋轉方向相反。經過仔細研究才發現,剛落下時速率慢,阻力小,捲入的空氣推動長邊的力量較大,所以由長邊轉向短邊。當落下愈來愈快時,阻力大於捲入空氣的推力,使阻力推動長邊的力較大,改向反方向旋轉。由以上的實驗我們終於了解折邊紙片落下的原因了。

是「水」養的蚊子—水質對熱帶家蚊的影響

本實驗先將熱帶家蚊的一生分成三個時期(第一期:卵→一齡蟲、第二期:一齡蟲→成蚊、第三期:成蚊→產卵),以不同有機質濃度、pH 值的水質來探討水質的差異對這三個時期的熱帶家蚊生長之影響,進一步去估算在不同水質內熱帶家蚊的族群變化趨勢。再者我們以最初步的實驗結果:『最適合熱帶家蚊生長的水質條件』是在有機質濃度0.2g/100ml、pH=7 值的水質,分別加入硼酸、肥皂後,觀察是否會延遲熱帶家蚊的生長,甚至死亡。