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第48屆--民國97年

假錢幣快出來

這是一個強調「做中學」、「做數學」及「察覺規律」的研究課題。本研究首先是由生活中獲得研究動機,然後藉以設計出的兩個操作實驗,希望知道在不同條件下,從硬幣堆中最快找出劣幣的方法與公式。 我們用最笨的方法:兩個實驗都要從硬幣個數 n=1開始進行,再逐次加1,並操作各種可能的狀況。過程中,我們透過討論,逐漸修改操作的技巧,知道如何分堆較省時;如何記錄較便捷。在累積一定的經驗後,我們獲得了一些關鍵的數據與規律,如:等比數列、臨界點、「最少次數」以及「快速獲得臨界點的方法」...等等。最後藉由這些關鍵的數據與規律,歸納出公式,再透過「數學歸納法」加以證明成功。 獲得及證明的公式如下: 1. n枚硬幣中有一枚劣幣,已知劣幣較輕。當 n= 3k 時,利用天平,最少須量測k次,才可以找出劣品。 2. n枚硬幣中有一枚劣幣,另提供足夠數量的完好備品。利用天平量測,當 n= (3k - 1)/2 時,最少須量測k次可找出劣幣,並知其輕重。

植物農藥

本研究旨在探討校園中可以用來當天然農藥的植物汁液,以迎合兼顧農業收成與有機養生需求,運用校園中36種植物汁液,以紋白蝶幼蟲為對象,利用「直接殺蟲(塗抹菜葉及蟲體)」與「塗抹菜葉提供幼蟲食用」間接除蟲方式進行實驗研究。經由研究發現:校園中的龍柏、菩提樹、三色菫、麒麟花等四種植物汁液可以成為天然農藥,就除蟲效果而言,在直接殺蟲(塗抹菜葉及蟲體)部份,以三色菫最佳,龍柏次之,菩提樹更次之,麒麟花效果最差。在塗抹菜葉提供幼蟲食用部份,因為幼蟲食用情形不顯著,無法推估其效果,然而卻發現菩提樹與麒麟花的汁液塗抹在菜葉時,紋白蝶的幼蟲不會食用,具有驅蟲效果。

一氧化碳現形劑

由於社會上一氧化碳中毒事件層出不窮,激起我們對一氧化碳的強烈好奇心,於是我們希望能找出簡易的方法來測知生活週遭可能危害健康的高濃度一氧化碳,以預防中毒悲劇的一再重演。經過多次的實驗,從失敗中我們學習到許多寶貴的經驗。我們利用矽膠吸附硫酸鈀/鉬酸銨溶液製成「一氧化碳現形劑」,在不同一氧化碳濃度中可呈現出明顯的顏色變化,將它和標準濃度顏色對照後,可推估出一氧化碳濃度。終於,我們可以讓環境中的一氧化碳濃度顯示在我們試紙的顏色變化上,讓一氧化碳不再成為生活中的隱形殺手,因為它已經現形在我們的研究成果上了!

智慧型倉庫管理員-晶格堆積新解

在高中化學課程中提到的離子晶體,主要有「平面三角形」、「四面體」、「八面體」、「立方體」等四種、而離子晶格到底是如何堆積,國內目前所有的高中課程內容都是利用陰陽離子的半徑比與配位數的觀念來解釋。本組採用另一種思維-「空間使用率」的概念,以此概念來解釋同樣的情況,發現這樣的解釋與「配位數」說明之後所得之結果是完全相同的。經過理論的推算與實驗的驗證,本組成功地發現在大自然界中,離子晶格堆積會遵循「最大的空間使用率」來進行堆積。簡單地說,大自然在晶格堆積中所扮演著是一位相當有智慧的倉庫管理員。

緊張一下會怎樣?漢姆斯特的情緒反應

本研究為了探討緊張情緒是否影響黃金鼠(Mesocricetus auratus)的記憶力及判斷\r 力,研究是否會對黃金鼠造成心理層面的影響。記憶力實驗結果顯示,黃金鼠處於緊張\r 情緒時,5 次走迷宮的帄均走錯次數,比正常情緒來的多,由此可知,黃金鼠處於緊張情\r 緒時記憶力減弱,並於十五分鐘後,緊張對記憶力的影響達到最小。心理層面實驗結果\r 顯示,黃金鼠經過在七天餵食過程中,接受搖晃飼養箱的刺激後,看到食物後的帄均遲\r 疑時間比進行實驗前看到飼料後帄均遲疑時間久,證明黃金鼠在經過搖晃刺激後的確造\r 成了心理層面的影響。透過本研究,再一次證實緊張情緒的確會影響判斷及記憶力,並\r 造成心理層面的壓力。我們期許未來將進一步探討消除緊張的方法,減少緊張情緒造成\r 的負面影響。

蟻~你要去哪裡?

本次實驗是為了探討黑棘蟻在回窩的過程中如何判斷正確的方向。我們分別以黑棘蟻的行進路徑、窩的訊號以及光線的影響為探討方向,藉由紙製軌道訂定適度的行動範圍,統計其回窩所需時間,加以量化比較,以推測影響黑棘蟻行為的原因。經由實驗結果可得知:光線的因素在黑棘蟻判斷窩的方向中具有極大的影響力。

姑婆芋吸引傳粉昆蟲的生殖策略

我們在校園內設置兩樣區,從2007年4月至2007年6月,共調查9株姑婆芋,93朵佛焰花,以瞭解姑婆芋生活史、傳粉昆蟲生活史及兩者之間的互動關係。姑婆芋在11月至7月花期時會不斷產生佛焰花苞,剛冒出的花苞經過1到3天後,雌蕊漸成熟,佛焰苞會漸漸展開,開始產熱及一些特殊氣味,吸引果蠅科未知種的蠅類傳粉。當胚株受粉後,佛焰苞頸部會閉合,迫使傳粉昆蟲會往上爬到雄蕊部位攜帶花粉,飛至另一株姑婆芋雌蕊上傳粉,因此姑婆芋與傳粉昆蟲之間具有互利共生的關係。佛焰花序主要產生氣味的部位是在附屬物及雄部,而佛焰苞則可以幫助吸引更多傳粉昆蟲。佛焰花序的附屬物及雄部相對溫度較高,可能具有產熱以吸引傳粉昆蟲的功能。

點火槍遙控器

本實驗利用電池、電線、LED組成一簡單的迴路,並在迴路中連接一底片盒,底片盒中放置鋁箔球。利用點火槍,可以使電路由原先的斷路變成通路。改變底片盒中鋁箔球的數量、大小、並嘗試不同的金屬材料,研究點火槍與電路兩者之間的關係,希望能找出點火槍遠端搖控電路之秘密。

寄生蟲數

此篇報告的研究重點是「寄生蟲數」,定義如下: 定義:若自然數 xd是k-(假)寄生蟲數,指的是「xd × k的乘積會等於xd的個位數字d,移到首位所得的數字dx」(其中x為n位數,d、k是1 到9 的自然數)。也就是xd會滿足「xd × k = dx」的式子。 得到下列的結果: 一、得出「k-(假)寄生蟲數的公式」為xd=。 二、若 的小數表示法在小數點後第1 位的數字至少是1,則只要計算 的值,再取該數值循環節的數字(可不只取1 節),就是k-(假)寄生蟲數。 三、k-(假)寄生蟲數恰好有10-k 種。 四、5-寄生蟲數:102040816326530612244897959183673469387755,可以看成1(02)(04)(08) (16)……,其中數值有倍增現象。 五、得出「移m位的k-(假)寄生蟲數的公式」為xd = 。 六、若 的小數表示法在小數點後第1 位的數字至少是1,則只要計算的值, 再取該數值循環節的數字(可不只取1 節),就是移m 位k-(假)寄生蟲數。 七、移 m位的k-(假)寄生蟲數恰好有(10-k)×10m-1種。 八、得出「超寄生蟲數的公式」如下: 九、若n+2 位數cxd 是一個「超寄生蟲數」,。除k =1 有解之外,其餘情形,超寄生蟲數均無解。

螢光乍現的真相探索

本實驗利用 CD 片、光感測器與數位相機自製一個簡易的螢光測定裝置,針對光敏靈系統及各種螢光棒進行發光探討,除了進行各反應物濃度變因的研究外,更深一層地測量螢光波長及強度變化、拍攝螢光繞射條紋,並探討添加染料(螢光黃、薔薇紅)、非水溶劑(醇類、胺類、丙酮及DMSO)、雙氧水催化劑(鉛、銅、錳氧化物及鐵離子)及以其他Fe\r 鹽錯合物(黃血鹽、Na3Fe(C2O4)3、NaFe(EDTA))等代替赤血鹽對光敏靈發光現象的影響,最後我們透過各種離子溶液的呈色檢測發現赤血鹽離子[Fe(CN)63 -]在發光系統中會轉變成二價的黃血鹽離子 [Fe(CN)6]4 -,既作氧化劑也作催化劑,更是光敏靈發出螢光反應的關鍵物質。