全國中小學科展

第47屆--民國96年

動力新觀念-腳踏『氣』車

處在二十一世紀,身為萬物之靈的我們,數百年來都在快速地耗用地球上的能源。科學家表示,生活中動力最主要的來源——石油,即將耗用完畢。因此,各個研究人員無不積極尋找所能使用的替代能源,凡舉氫氧電池、利用鈾原料的衰變而發電等等,都是他們的成果。但是,這終究只是「替代」能源而已。時間一久,難道不會耗盡嗎?有沒有一種能源是能夠反覆使用、取之不竭的呢?它環繞在我們的四周,也避免地球受到外來物的入侵。它,正是每天伴著我們,使我們能夠繼續生存的「空氣」。利用空氣,解決能源危機,如果同時能夠健身,一舉兩得,有那該有多好哇!於是,我想到了結合腳踏車和空氣動力,並與師長加以討論,展開一連串的研究。

我們都有「對號入座」嗎?〈國小課桌椅研究〉

今年我們由三年級升上四年級,發覺我們的身高長高了,椅子好像變矮了。坐起來都不\r 太舒服,大家都一直找適合自己的桌子和椅子。同學也發現桌子和椅子旁邊有各種不同顏色\r 的色柱,我們都只是用來吊掛書包和抹布,很少注意其真正的用途。因此我就請教老師桌子\r 色柱的真正用途,並上網查詢有關國民小學課桌椅規格,發現到圓柱色彩有乳黃色、土黃\r 色、茶色、淡藍色、藍色、深藍色、紅色。不同的顏色代表著不同的型號,型號方面還有\r 110 型、115 型、120 型、130 型、135 型、140 型等6 種,而且也有配對的椅子。所以我覺得\r 每位同學都要有適合自己的椅子和桌子,並且能了解課桌椅的型號是否適合自己的身高?因\r 為沒有適合自己的課桌椅,容易長期姿勢不良易造成各種肌肉與骨骼的病變,也造成學生近\r 視與近視惡化的原因。

黑殼蝦的體色

這是一個探討水圳中的小蝦(多齒新米蝦,俗名:黑殼蝦)為什麼會有不同顏色的原因?網路上雖然有許多相關報導,但是都沒有確實的實驗證明,我們猜測,可能是背景的影響或是基因遺傳,於是我們除了請教師長與專家之外,使用兩組實驗,一組假設其原因是環境所造成,像是保護色一般,另一組則假設其原因純粹是因為遺傳所導致的,透過實驗我們來觀察環境對黑殼蝦有沒有影響,然後再將深色蝦與淺色蝦分開養殖,讓黑蝦和黑蝦交配、透明蝦和透明蝦交配,生下來的小蝦再來比較體色。黑殼蝦的小蝦看不出會不會隨著遺傳而改變體色,但會隨著環境而逐漸變色,從小飼養的小蝦放到黑色環境中,一兩天就變淺藍色,再放到淺白色的環境中一兩天就返回透明色,奇怪的是野外的深色蝦有些在淺白色的環境中經過一段很長的時間顏色卻不會退回透明色,希望將來我們能發展了一套大量生產深藍色卻不會退色黑殼蝦的方法。

別鬧了,巴斯卡!

將高中課程所學到的巴斯卡三角形做點變化,原本以「1」為首、「+」為運算符號,現在則改成以「-1」或「ω 」為首、「×」為運算符號,新產生的三角形隱藏著某種規律性,為了更全面性的瞭解這種規律,使用電腦軟體套色繪出圖形。圖形本身具有明顯的遞迴關係,我們於是嘗試描述此種具規律性的模式;同時,我們也探討了所指定列中的某數字(如-1、ω 或ω2 )的個數,並以通式表示之;我們發現國外的研究報告都採用同餘觀點來看改變後的巴斯卡三角形,他們將巴斯卡三角形以某數為模的餘數記錄下,並探討這些餘數在圖形中的分布情形,這個觀點讓我們重新檢視第一個數放「-1」或「ω 」且運算符號為「×」的巴斯卡三角形,發現其實可看作是以「2」為模與以「3」為模的巴斯卡三角形,並探討任一列同類餘數的個數。最後,希望能以一個演算法或通式,算出所指定列與行的該數為何。

溫度滴定

酸鹼滴定(5)由於指示劑變色判定不易,且氧化還原滴定(8)及沉澱滴定 (10)並無適 當指示劑,因此不易判定當量點,但三項滴定試驗皆會放熱,所以本研究利用溫 度判定當量點。由恆溫試驗得知:自製恆溫裝置之溫度變化速率為每分鐘下降\r 0.052℃,顯示其保溫效果良好,因此能更準確量取當量點。由酸鹼滴定之熱譜圖 結果顯示,其熱譜圖之當量點準確度高達95.49%以上;自熱-電壓試驗得知,溫 度愈高導電性愈大,因此放熱不明顯之反應即可利用導電性變化判定當量點。為\r 避免電解過程中產生氣體包圍電極而影響導電性,故將輸出電壓設定為0.8V(19)。 以市售H2O2(aq) 滴定KMnO4(aq)之氧化還原熱譜圖,可算出H2O2(aq) 濃度為3.4%,誤差 為2.86%;以HCl(aq) 滴定AgNO3(aq) 之沉澱滴定熱譜圖可求得AgNO3(aq) 濃度為 0.525M,誤差為5.00%。因此由溫度求得當量點是一準確可行的方式,並可應用\r 於其它放熱反

24 點球面

我們證明了,四面體的四個面上的四個九點圓共球面的充要條件是此四面體為「對直四面體」。此球面我們稱為對直四面體的「24 點球面」。並發現在對直四面體的條件下,九點圓的一些相關性質亦可以類推至三維空間。我們也試著將此結果推廣到其他的多面體上。

數字的鏡子乘法

我們研究的題目是屬於「覆面算」的一種題型。探討在n 進位制中,符合A1A2A3…… Am-2Am-1Am×N=AmAm-1Am-2……A3A2A1 的m 位被乘數,其中N=2~(n-1),n 為該進位制的「基數」。並歸納在所有進位制中,解答的一般性。

狡「蟹」三窟----網紋招潮蟹(Uca arcuata)的洞穴建築

東石大橋旁的灘地以網紋招潮蟹為優勢種,本研究則選定五個調查樣區,利用望遠鏡觀察並實地測量洞穴和網紋招潮蟹外型的大小,及利用聚合樹脂製作洞穴模型以便了解洞穴內的構造。研究結果發現樣區中網紋招潮蟹雌蟹數量較雄蟹少,常出現在靠近水邊的區域。所建築的洞穴會因季節及位置有所差異,第 I 區的洞穴位置常會改變而且較淺,冬季的洞穴則較深。洞穴的種類分為平洞及煙囪洞穴,漲潮時,部分洞穴會因洞內水位上升而產生封洞的行為,洞穴內的相對溼度可以維持在 90%以上。成蟹築洞除了第 I 區以外,僅會進行橫向洞穴出入口位置的修改。平洞的出入口直徑與甲長相近,至少會有二個出口,做為避難與防禦入侵之用。主洞穴的直徑大於其步行寬度,溫度維持在 19~27 ℃,底部有積水,為洞內主要活動區域。煙囪洞穴為單一出口,夏季的洞穴其中段特別寬大,可作為求偶之用。由聚合樹脂表面黏附招潮蟹的外骨骼,推測網紋招潮蟹在洞穴內蛻殼,減少被攻擊的機會。

鬼腳圖

在本文中,我們試著從不一樣的角度下去研究鬼腳圖,想辦法以空間的情況找出鬼腳圖的特性。首先,我們將參考書籍上的簡略資料作延伸,努力找出出空間鬼腳圖最完整的定義,並找出它的化簡方法。接著,我們開始結合群論的角度去討論之,好讓空間鬼腳圖的運算特性更為明瞭。最後,我們還自行發展出一套計算方法來研究空間鬼腳圖的畫法,並運用機率統計的方式來分析空間鬼腳圖遊戲的公平性。

生生不息—探討肥料對菠菜生長及土壤酸化的影響

本研究在探討施用有機肥、化學肥及不施肥的條件下,菠菜的生長情形及土壤酸鹼值的變化,並測定土壤的電導度,探討農試所建議的施肥量是否過度或不足?結果顯示電導度值略低於適合作物生長的範圍。本實驗所用的肥料為『台肥一號複合肥料』及『台肥生技一號有機質肥料』,結果顯示菠菜生長情形以「有機肥組」最佳,而土壤酸化情況以「化學肥組」最嚴重,第三次施作完畢,「化學肥組」的 pH 值下降 2.23 單位,酸化最為嚴重;且連續栽種後「化學肥組」菠菜生長情形甚至比「不施肥組」還差。「有機肥組」菠菜的生長情形在第一次施作成長最為良好,連續施作後,生長狀況仍然最好,土壤雖有酸化但和「化學肥組」相較下對土地的傷害小,可使植物和土地生生不息。