全國中小學科展

第50屆--民國99年

『葉』問『綠素』電從哪來?

生活中有很多因應各種需求的電池,各家廠商也改變電池的結構與化學物質,符合所需。但大部分都需要回收。因此本實驗所討論的希望能回歸最基本的電能需求,以最簡單與自然的方式,製造可簡易使用的電池且不會對環境造成過度污染。

菟蝨子

為了解平原菟絲子的寄生模式、對寄主生理影響的分析,我們設計簡單實驗與徒手切片觀察。實驗結果為:(1) 在溫度約20℃時,平原菟絲子的種子發芽率與生長速度最佳; (2)當平原菟絲子碰觸到寄主時會以左旋方向纏繞寄主,細條狀的莖會分化出吸器 (3)除了養份外,水分也是由寄主植物提供,觀察平原菟絲子的莖和葉表面,皆缺乏氣孔。 (4)平原菟絲子依賴維管束吸收其他寄主植物的養分,計算莖切面積與維管束面積比發現,與其他兩種植物比較,顯示維管束在平原菟絲子體內的重要性;(5)對平原菟絲子的莖部進行顯微切片可以觀察到葉綠體,但是利用『分光器』與『濾紙色層分析』發現缺乏葉綠素a、葉綠素b、胡蘿蔔素,但具備葉黃素,故平原菟絲子無法進行光合作用並非「缺乏葉綠體」,而是缺乏主要色素。

哇!我把速度「錄」起來了—音效卡計時器及其應用

本篇研究運用了巧思與智慧,使得一般常見的電腦音效卡搖身變為精密計時器,搭配上高感度麥克風、壓電式蜂鳴片與光電二極體等感測器,運用在空氣中音速、金屬固體中音速、單擺週期及重力加速度的測量上,從實驗的數據中得知,我們的方法確實可行而且精確度極佳,值得推廣到中小學的教學與實驗上。

瓶水相逢

本實驗探討水從寶特瓶流出時的速率變化曲線,實驗內容包括(一)改變寶特瓶傾斜的角度、(二)上下振動寶特瓶、(三)原地轉動寶特瓶、(四)於寶特瓶後戳洞等實驗。水從寶特瓶流出時,我們讓水流入1000mL 量筒內,並以數位相機攝影量筒內水量的變化。影片於電腦播放,每0.2 秒記錄量筒內水的體積數據,分析數據並作時間-體積關係圖,比較各實驗的流速曲線並討論影響流速的原因。

碘鐘反應的電場動力學

影響反應速率的變因甚多,有反應物本質、濃度與接觸面積、反應時溫度、催化劑等,有的影響大、有的影響小,本研究中我們選擇電場作為主要觀察變因。因為碘鐘反應是好的化學動力論的觀察對象,在時間的測量上較為精確且顏色改變明顯易辨認反應終點,經由實驗,我們得到電場大小對反應活化能的影響趨勢,以及其他在反應上的特性。

披薩西瓜怎麼切

圖(一)中,在半徑r的圓形披薩上選一個任意點P,過此點畫四條線將披薩切成八份,要求這四條線中,任兩相鄰的線必須夾45?,圖中四塊黃色披薩與四塊白色披薩的面積相等,這就是有名的披薩定理。 這是台灣師大數學系教授許志農在「龍騰數亦優」中所撰寫的,但其處理的手法涉及微積分,本文將以更初等的數學方法加以證明,並推廣出下列結果: 一、 在圖(二)中,半徑r的圓形披薩內任一點P,過此點畫四條直線,四塊黃色披薩的夾角皆為θ,四塊白色披薩的夾角皆為90?-θ,則四塊黃色披薩的面積為r2(2θ) 二、 在橢圓形披薩,正2n邊形的披薩及球體,我們亦有相似的結果 另一部份,我們將用組合的手法,證明並推廣一個古典問題:「一個西瓜切n刀最多可以切多少塊,其中有幾塊不含西瓜皮」。

搏筊

本研究是以簡單的統計方式,來計算單個杯筊平面與凸面出現的機率,以及兩個杯筊投擲結果雙平面、雙凸面與一平一凸面出現的機率,在過程中我們分別從杯筊的大小、高度、材質三個面向,對杯筊的投擲結果來做探討,我們在研究的過程中發現,單個杯筊投擲時,因杯筊的形狀有凸面存在,所以當各種材質都會有凸面接觸地面後,凸面類似不倒翁的底部,杯筊會較容易平穩,因此平面朝上的機率較高,而高度、形狀、材質都會影響杯筊投擲的結果,不過最重要的是我們發現,同時投擲兩個杯筊時,可能因為杯筊凸面著地後較為平穩,再加上投擲過程中雙杯筊的碰撞,所以我們發現,同時投擲兩個杯筊時:一平一凸面出現的機率遠高於雙平面出現的機率(約高10%),而雙平面出現的機率又高於雙凸面(約高5%),但是不是一般所認為的:雙平面出現次數:雙凸面出現次數:一平面一凸面出現次數=1:1:2。

暗送秋波---音效卡示波器

在本篇研究中,我們利用現今電腦必備的音效卡,將其變身為簡易的示波器,利用音效卡上的麥克風插孔來接收輸入的訊號,並以即時的方式呈現訊號的波形。在使用者介面上,仿照傳統示波器的面板,分成顯示區、水平控制區、垂直控制區與頻譜資料區等四個區塊,使得操作更為順手與便利,另外,為了使得功能更為完備,也提供了頻譜分析及頻率偵測的功能。從峰對峰值的比對、取樣頻率的精確度與波形相似度的比對等各項測試中得知,我們的音效卡示波器能夠忠實精確地接收並顯示輸入訊號的波形,而且在頻率偵測上的平均誤差僅有1.6%。

MIT一號—腳踏車發電照明之研究

本研究以水平感應發電機的原理,探討線圈加入金屬、線圈中加入鐵心、磁鐵磁力大小、漆包線的粗細、速度與發電效能、磁鐵與線圈距、漆包線線圈數對於發電、電壓、電流、效能的影響。利用最佳串並聯發電效率的組合之組合應用於腳踏車發電照明設計,解決腳踏車的照明問題。

揭開「孔明神算」的神秘面紗

本研究主要是探究「孔明神算牌」的數列規律性及設計原理,然後加以應用。研究的結果發現,「孔明神算牌」是利用「2的次方」的組合及分類的原理設計而成,發現這個原理之後,我們嘗試以其他次方的組合找出數列的規律性,並歸納出設計公式及製作紙牌的要訣,最後以「4的次方」的組合,設計出好玩有趣而且獨一無二的「神機妙算牌」與大家同樂。