全國中小學科展

第46屆--民國95年

風中傳奇-探討金門古厝方位與季節風的關係

金門四處佇立的風獅爺,似乎正在訴說著金門過去的風害,藉由本研究讓我們了解金門的過去,了解當初為了適應風沙,和海盜對抗,建材多選用石材,為了避免季風的吹拂,房子走向大多座北朝南,北方或東北方時常有天然屏障,有的甚至延伸出其他更特別的方法,遠遠超出我們的想像。把風獅爺集中觀察以後,發現大多數座西南向東北,更確立了金門和季風的密不可分,拿著我們的嘔心瀝血製作的風向器,我們可以驗證出當時古人的智慧。

「你有吸引力嗎?」

本研究旨在探討磁場對電鍍量的影響。實驗改變磁鐵形式、排列方式與方向、磁場距離、電解液離子價數等變因進行探討。結果發現馬蹄形磁鐵產生之磁場易干擾離子而使電鍍量減少;棒狀磁鐵依排列方式與方向不同而對電鍍結果產生不同影響。進行研究,宜用棒狀磁鐵。改變磁鐵位置及方向研究顯示電鍍結果受磁鐵位置及方向影響,磁場產生作用力與離子移動方向相反時,離子受干擾以致於電鍍量減少;反之,若方向相同時,則有利於電鍍生成。多數外加磁場無論方向為何,電流量多會增加。若磁場排列與方向會減少電鍍量者,磁場距離變近,將使電鍍量與電流量增加,反之則然。而陰陽離子之電荷乘積越大者,離子間靜電吸引力越強,電鍍量與電流量較小。然本研究發現:部分排列方式與方向變因其實驗結果之電流量與電鍍量關係相反,依本實驗設計無法探究原因,須再進一步深入探究。

群最大圓半徑量測之 TSP 演算法

在此次的科展中,利用了高中所學的知識,來進行有關推銷員路徑問題之探討。透過所學的基本原理[2][3][4],來找出解決推銷員路徑問題,並提出一套可供電腦演算的路徑規劃演算法,並結合計概程式設計概念,實際開發一套程式作驗證。研究結果:\r 一. 理論分析:\r 引用高中數學所學的原理,並利用高二學的數學概念,來量測最短相對路徑,再配\r 合定義出的維度遞減矩陣運算方式,及數學上常用的歐幾里德距離量測方法,來推\r 算並分析路徑問題,最後找出其關係式以進行電腦模擬演算。\r 二. 演算法內容:參考內文第13 頁\r 三. 經模擬後我們發現所提的方法可以順利解決推銷員問題(TSP),且透過電腦運算可\r 以更快速地算出「路徑組合」,免去辛苦的人力規劃配對運算。\r 貳、

請螺入甕

福壽螺屬於外來種生物,而人為的疏失使福壽螺成為台灣生態問題的一大隱憂,加上其食性雜又廣、繁殖快又多、對生存環境的水質也不挑剔的習性,所以福壽螺的族群數量增加相當得快又密。本次研究以自製改良的陷阱器,放入誘捕效果好的食餌,放置在福壽螺出沒的荷花池及北中河內,確實能誘捕到福壽螺。將陷阱器發展成串,放入價格便宜又常食用的食物殘餘物當食餌,就可大量誘捕到福壽螺,達到快速、方便、有效的除螺成效。使用資源回收的礦泉水瓶及食物殘餘物當食餌的方式,更有省錢、省力、省時的好處。

自力造屋

我們觀察海洋生物的甲殼構造,發現許多甲殼有許多空隙,進而研究這個問題。一個柱體的承載重量大小,由壓力等於重量除以表面積可得知,柱體透過製造空隙使得「縱面」能支撐較大的力量,「橫面」也因為表面積的擴大而可以支撐更多重量,也可以與重量向下壓所造成彎曲變形的的力量相抗衡;半徑加大,深度加長為擴大表面積。希望經過我們這一項研究,能將建材減少到最低,讓柱子承載更大的重量,讓小小的柱子創造奇蹟。

河內塔問題

由EdouArd LuCAs 提出的「河內塔問題」:一平面上豎著A、B、C 三根木樁,其中的木樁A 由上而下套著由小而大的N 個相異的圓盤,如下圖: 假設我們想要將這幾個圓環由木樁A\r 搬到木樁C,而且搬動過程受到以下三項限制:一、一次只能搬動一個圓環。二、每次搬動都須由某根木樁搬到另一根木樁,圓環不能被暫時放到其他地方。三、對任何木樁上的任意兩個相疊的圓環而言,上面的圓環一定要比下面的圓環小。藉由這個基本的模型問題來推論出不同的變形問題,所以在下面的本文中介紹了四種推廣類型,而在推廣討論四的部分,由於時間的匆促,我們並沒有做出完整的推論,這是比較遺憾的部分,也希望藉此能引發更多的人對其餘不同的變形問題能做更深入的探討。

我的光會轉彎

本實驗是利用食品中具旋光性的光學異構物,如糖類分子溶液,探討在不同條件下食品中旋光性分子的特性。在足夠濃度下,透過偏光片等簡單的裝置,可以展現類似液晶顯示器的功能,產生炫目的七彩色光。並加以探討其他影響偏折色光性質的原因。

綠色革命的冷房系統研究

台灣地處亞熱帶地區,不論日照時數和太陽輻射能都非常可觀,但是截至目前為止,都還沒有作最合理、有效的運用,殊為可惜!本研究主要是針對這些不合理、無效率之處,研究出一套創新的解決方案,使太陽能能夠作最佳的利用。研究中特別針對水的傳導、對流作了一系列實驗以便掌握水的熱量傳播方式,並且設計了溫控和光控兩種開關以控制水的流量,從而研發出一套創新的「綠色革命冷房系統」。

閃閃發亮

在化學冷光的反應中,以 luminol 發光反應最為常見,luminol 在鹼性環境下發生氧化作用激發成激態分子,此分子會放光的形式回到基態,我們改變氧化劑 H2O2\r 與催化劑 K3Fe(CN)6 的濃度,並畫出衰減的曲線圖,比較不同濃度的氧化劑和催化劑對 luminol 發光強度與時間的影響。收集完數據後,便可由反應模式,推導可能的反應情況,接著便可以求得其半生期,希望藉由此實驗所找出的\r H2O2、K3Fe(CN)6濃度,使高中物質化學課本中的 luminol 螢光示範實驗能達到更有效率及更易觀察的狀態。並試圖藉由化學反應速度與實驗參數的探討歸納出能達到最大亮度與最長放光時間的反應試劑條件。

土洋大戰

本研究的目的在於探討外來物種與本土物種對污染水質的忍耐度,及外來物種對本土生態所產生的衝擊。本研究的研究結果顯示,吳郭魚在家庭廢水與畜牧廢水的存活率皆大於馬口魚;而且在對本土生態的影響方面,吳郭魚不僅會對馬口魚產生明顯的攻擊行為,亦會以較小型的魚類與水中生物的卵作為其覓食的對象;再則,福壽螺對於本土水稻亦有啃食的現象,造成水稻的死亡與生長不佳。