全國中小學科展

第47屆--民國96年

自製儀器—比較脫色實驗

我們利用光敏電阻的感光性,製造簡易的儀器,並使用三用電錶測量其電阻大小,來探討脫色實驗各種變因的影響與比較,同時由自治儀器所測量出的電阻值,也可以作較客觀且準確的比較判斷。

永不妥協.

本文是籍由一套數學遊戲來找出它的必勝方法,並且依其設定的遊戲規則來找出它背後的數學原理,作為我們在本文的主要目標。 遊戲名稱:永不妥協(因為此遊戲永遠沒有和棋的結果) 玩法:兩位玩家利用兩種顏色的棋子,在三角形棋盤上下棋,只要能先在棋盤上產生一條同色棋子的連通線,且該連通線可同時連接上三角形最外的3個周界(紅色部分)者,即獲勝。 道具: 黑白棋子○,●若干 下圖的棋盤一紙。 在本文中我們利用了德國數學家E.Sperner提出的理論方法,及高一所學的歸納法、反證法… 等數學證明方法,解決潘建強、邵慰慈兩位教授留下來沒有證完的遊戲結果[1],並將此遊戲依它的特性命名為『永不妥協』。

熱電發電的探討及熱電元件之新應用

本研究是利用Seebeck效應使熱電元件經由兩端的溫差產生電能,以太陽能為元件之天然熱源,發現除與紫外線的強弱有關外,也與地面氣溫有密切關係,實驗中以改善實驗裝置來配合不同的環境。本組發展出新穎的充電方式,以0.50V的初始電壓對充電電池蓄電,在三小時後可得0.30V的電壓。焊槍雖產生了較高的電壓,但為小面積的熱源;而放置於冰箱壓縮機大面積受熱,雖僅有10.8℃的溫差,竟產生了28.3mV的電壓;熱端加裝銅片後,提高了熱端的溫度,熱不易往冷端傳導,增加了兩端的溫差;元件的電壓值與溫差約略成正比,斜率為2.6744,如果兩端的溫差提高至673℃,則可驅動充電電池裝置。另外,實驗中模擬了利用廢熱發電,如能有效的加以利用,相信可以達到綠色環保家園。

蜘蛛網

為了能夠了解在什麼樣的情況下,蜘蛛網狀結構所能承載的力量最大,於是我們利用以下的實驗步驟來做探討:一、比較六種不同形狀,相同材質、網距蜘蛛網結構的承載力二、比較六種不同網距、形狀,相同材質蜘蛛網結構的承載力三、比較三種不同材質,相同形狀、網距蜘蛛網結構的承載力

點點滴滴~立體格子點探討

將原本只適用於平面的 Pick 定理: A=N + 2/L - 1 ,透過幾何圖形(包括平面、立體)的觀察及架構、座標系的輔助及代數運算的應用,一步步推廣到立體空間:先建構長方體,記錄數據後再觀察其規律,歸納出一個小公式;接著討論柱體,最後再研究錐體,嘗試找出能夠適用於任一格子點多面體的通式。

Magic Bubble Bobble Show-泡泡秀

泡泡看起來很漂亮,可惜的是泡泡水吹出來的泡泡,幾秒就消失了。我們想研究,用什麼方法才可以拉出又大壽命又長的泡泡龍?為了達到我們研究目標,我們著手進行了許多方面的討論與實驗。在實驗過程中,我們主要研究洗碗精的濃度比例、不同添加劑、加入甘油比例、鐵圈的口徑大小、相同長度作出的不同形狀、纏上紗布與否或拉向等因素是否會產生任何的影響。透過本研究,我們研究出影響泡泡壽命的因素,讓小朋友可以在玩泡泡時更加的快樂。

8╳8 棋盤路徑解之ㄧ般化推廣

1. 研究規則:在m×n 的格子中,任取一格A 當作「起點格」,在起點格上放一顆棋子,只能往「上」、往「右」、往「左下」的方向移動。2. 定義:若棋子從「起點格」,按照上述規則能不重複的通過所有m×n 格子到達某一「終點格」,則對於「起點格」而言,此移動路徑稱為m×n 的「有解路徑」,其任一「終點格」稱為「起點格」的「路徑解」。3. 我們先研究出「基本無解區」。4. 根據遊戲規則我們利用三種顏色將n × n方格塗滿,並判斷出大部分的「無解起點格」。5. 利用遊戲規則得到兩重要性質:(1)[可逆性性質] (2) [對稱性性質]6. 利用「廣義基本無解區」,當作我們[有效移動]的判斷,讓「有解路徑」快速的找出。7. 利用本研究所稱的「平移哈式鏈」,得到[擴充解]。8. 根據[有效移動]求出部分「路徑解」,再利用[可逆性性質]、 [擴充解] ,最後利用[對稱性性質]完成所有「路徑解」的尋找。

L-轉換

「L-轉換」主要以三角形為基準,定義轉換方式為「頂點以其對邊作鏡射」,進而探討鏡射後的結果。首先以GSP 軟體作圖,初步發現任意三角形經過多次鏡射後會接近正三角形,接著以正三角形作為出發點,探究何種三角形經過變換後會成為正三角形,進而發現只有30°-75°-75°、60°-60°-60°、150°-15°-15°此三種等腰三角形三角形經過一次變換後會形成正三角形。進一步探討是否所有等腰三角形經過數次變換後皆會成為正三角形?我們利用解析方法證出等腰三角形經過多次鏡射後都會收斂至正三角形或「退化成一直線」。

奇妙的耳朵

我們以人類最常聽到的 250Hz~8000Hz 來測試耳殼的細微構造對收音的影響,並加以校正,再分別用去 A(外耳輪)、去 B(逆耳輪)、填 C(凹陷)、去 D(耳屏)、去 E(耳珠)的耳殼來測試,收集資料並建立完整的比較圖表,且在分析整理資料時發現耳朵有分工合作及各部位有選擇特有的聲頻放大或縮小的功能。本實驗的結果對我們的生活有很大的幫助,例如可利用這個特性來研發產品幫助聽障朋友,而另一項可能的應用則是應用我們的發現依照當代的動物及古代的生物耳殼的構造去闡試其所處的生態環境,對其生活使能有進一步的認識。

量化大自然--以碎形維度觀點分析培地茅根系成長與抓地力之研究

本研究的目的是探討以碎形維度來分析培地茅根系在不同時期與環境因素生長的差異。分別討論不同的培養基底、不同光照、溫度、生長時間之影響。再由碎形維度預測其抓地力之適配性。實驗結果發現:一、土耕及培養液中的培地茅根系之碎形維度與時間成正向關係,時間越長,其碎形維度值越大。二、生長於土及培養液中的培地茅,其根系之碎形維度值會高於沙耕,但是由照片上可看出培地茅根系在土及沙耕中生長的較長較大,故推論其是適合土、沙耕之植物。三、影響抓地力的因素包含根的深度及其分佈廣度(碎形維度),所以我們希望能透過實驗及數學工具,將兩者影響抓地力的重要因素加以結合,發展出可預測植物抓地力的方程式。