全國中小學科展

第50屆--民國99年

天搖地動

位屬在地震頻繁的台灣,近年來頻受地震禍害,尤其以房屋倒塌造成人民生命財產損失為最。有鑑於此,我們希望能利用各種實驗來探討建築物的方向、樓層的高度、地基的材質、建築的造型對於耐震的強度的影響。希望能找出最安全的建築物在地震發生時,能將傷害減到最低。也許我們目前還無法阻止地震的發生,但我們卻能盡量讓災害程度降到最低。

圈圈相連到天邊

四張郵票,四種價值,卻能湊出1~10連續不斷的十種價錢。一張圖,能填入的數字與擺放的位置隱藏著絕妙的數學問題。對此,大家給了它一個名稱—IC圖。 我們將IC圖推廣到複雜的進階圖形,分別是多重放射圖、長鏈放射圖、階梯放射圖;環的研究則有三角環、四方環連接圖。它們的關係大致如下: 關於更複雜的圖—環與放射狀的結合,我們期望能在未來一窺其奧妙。

金門變透明了-磁土和蚵殼的活用探討

我們先實地勘查了解金門磁土的分布狀況,和金門石蚵產地及蚵殼的處置情形,再以自製的簡易光電比色器,加以比對溶液的透光率,以及透光的強度,對金門磁土和蚵殼粉是否具[脫色]成效?作一系列的實驗比較。

又長高了嗎?-毛細管傾斜前後液柱高度變化的討論

在高中教科書中,均介紹毛細管鉛直插入水中後水柱上升的高度公式為h=2γcosα/pgr。經實驗觀察,我們發現毛細管傾斜前後管內水柱高度會有改變,為了解水柱高度改變的原因,於是展開了研究。研究結果: 1.經與毛細管傾斜時的管內水柱總長作比較,發現水柱的增高與管壁潤濕程度有關。 2.傾斜時,因管壁正向力的支撐,可使管內水柱長增加,但水柱液面處表面張力的總拉抬力量沒有改變。 3.各出版社的教科書中,均指液體的表面張力為定值,因此我們原以為毛細管傾斜前後,因管壁潤濕使接觸角減小,而使毛細管傾斜回正後的水柱高度增加。但由我們的實驗結果分析,發現接觸角幾乎不變,因此改為考慮是表面張力或水的密度值的改變。 4.另外,我們有個意外收穫:在許多書籍、文獻或我們參考的歷屆科展研究報告中,大家均指將毛細管壁充分潤濕可使接觸角為0°,但由我們的實驗結果可發現,這是不可能的。

乾坤大挪移-纖維轉換生質酒精之研究

石油、天然氣等化石燃料,在二十一世紀前就將枯竭,世界各國均積極尋找其他替代能源,其中生質酒精是相當被看好的一種潔淨能源,生質能源在於能夠利用穀物去轉換成酒精,具有製程簡單的優點,依目前的科技發展,已經有100%的生質燃料,但生質酒精在大量生產過程中,必須耗費大量的穀物,在全球糧食短缺的現在,將會使這種情形更加惡化,因此,我們選定校園附近雜草中的牛筋草作為研究對象,實驗中以硫酸及硝酸(濃度5 %)為研究條件,進行微波水解實驗,所得之水解液測定還原糖量,換算出理論酒精量,再以兩種酸中效果較佳的的一組進行發酵實驗,實驗結果顯示5%硫酸進行微波水解最好的條件為加熱10分鐘,溫度保持在140℃的條件最好,基質最高轉換率木糖為64.99%、葡萄糖為34.98%,換算酒精產量為236公升/公噸。

「霧」會大了

本研究以實測的資料分析與在實驗室中製造人造霧的條件為兩大研究方向。經過一年半的實測以及實驗分析,得到以下的結論: 一、家鄉一年中晚上出現霧的次數以冬末初春較多。 二、當有霧時,多數氣溫約在15-25℃間;相對溼度多在80%以上;而風速幾乎在3m/s以下。 三、晚上有霧形成前的白天氣溫會較無霧時約低3℃、相對溼度多5%以上、風速約低0.5m/s。 四、若晚上十點有霧、氣溫介於14℃-27℃、相對溼度80%以上、風速低於2 m/s時,則隔日 出現晨霧的機率可達52%。 五、實驗室製造效果較佳的人造霧條件:250毫升的量筒內,倒入150毫升45℃的水,將線香點燃60秒當凝結核,後以冰凍舒跑冷卻90秒即可。

吃水大怪獸-洗衣機用水回收使用

生命的起源來自於水,人類的文化與文明起源也與河流緊密相關。地球上萬物賴以生存的水資源,對生命系統的維持運作是多麼重要。但可怕的是因地球暖化氣候變遷,水資源的取得與保存更加困難;各地乾旱與水患不斷,讓我們不得不思考如何面對水資源匱乏的難題。

十八啦!擲骰子,求組合數

我們所研究的問題是由許志農教授在「高中數學大賞」書中所提出的問題:設一骰子連續投擲n次出現的點數依序為x1,x2,…,xn,令 Yn=x1+x2+…+xn,試求Yn為7、5、3的倍數之機率為Pn。突破以往使用機率方式求解,我們改採用矩陣列出餘數為0、1、2…的所有組合數,透過矩陣的運算,觀察到各元素間的關係,進而解決上述問題。延續這個技巧,我們再次處理骰子平方和為4、3的倍數的組合個數。

寵蟲危機-寵物飼料中赤足郭公蟲之特性與防治方法

赤足郭公蟲有廣泛的食性,各種廠牌的寵物飼料都會食用,特別的是有同種類相食(成蟲與幼蟲都吃幼蟲)的現象。 生活史中的幼蟲期與蛹期,都有二型性的現象。 行為上,成蟲無明顯的趨光性,幼蟲有負的趨濕性和喜好躲藏在狹窄空間的傾向。 幼蟲會分泌白色物質,且偏好分泌在較狹窄的空間內(直徑3.65?1.11mm);幼蟲分泌白色物質後,將白色物質當作蓋子,將幼蟲封閉在裡面;白色物質由一顆顆泡沫狀的顆粒堆積而成,含有還原糖和蛋白質。 用「冷凍法」冰凍幼蟲、蛹和成蟲超過五小時,可殺死飼料中的幼蟲、蛹和成蟲;殺蟑餌劑可吸引和殺死成蟲。

The Automatic ODCR Award-checking System using Machine Learning--自動發票對

此研究以設計自動化發票對獎的系統(Award-checking System,簡稱ACS)為目標。架設網路攝影機拍攝發票上的數字,經由自製的二值化演算法、雜訊處理以及字元切割方法,將數字逐一取出,擷取影像中特徵向量,經過訓練完成的「支持向量機」模組判讀影像中的數字,進而對獎。其中為了達到自動化對獎的效果,以微控制器操控機械手臂翻取發票,與電腦端使用遠端程序呼叫的通訊協定,進行系統整合。 實驗後得知於此系統上,以顏色為依據的二值化方法之正確率為Otsu(最大類間方差法)演算法的2.88倍;且自製的光學數字字符識別(Optical Digital Character Recognition, 簡稱ODCR)較一般OCR(Optical Character Recognition)程式高出約18%的正確率。