全國中小學科展

第50屆--民國99年

實現高中職社區化───探討凸多邊形的最佳位置

本研究在於探討公立高中職的最佳設立點。考慮一些特殊情況,我們可以把鄉鎮市地圖近似成凸多邊形,並以學校到地圖中最遠點距離最小為原則進行研究。 我們從三角形出發,發現最佳位置與其外心有關,從而推論到頂點共圓的多邊形。在研究頂點不共圓的多邊形時,我們把多邊形以對角線拆成不同之三角形,我們經由觀察得知多邊形最佳位置必落於其分拆之三角形最佳位置上。藉由程式模擬,可求得任意多邊形之解。 我們以研究結果套用到觀音鄉及新屋鄉等真實情況下,並提供該模型可能的其他應用,如可被廣泛應用到設置通訊網路、便利店、服務站台、水庫、醫院、警局、捷運站等問題上。

來自水下訊息-如何選擇浮標

市面上的浮標種類繁多,讓人眼花撩亂,我們將透過一連串的實驗,比較各種浮標的特性,期望能在釣魚前,讓我們更容易選擇最適用的浮標。

多采多姿的這一家-小紅姬緣椿象

本研究是針對小紅姬緣椿象成蟲(Leptocoris augur)的外觀特徵、習性、長短翅型及雌雄比例具有的多樣差異做探究。我們發現:小紅姬緣椿象在變成蟲前無法分辨雌雄,也無法分辨長翅型或短翅型的種類;溫度的變化會影響卵的孵化率和產卵數。我們也發現小紅姬緣椿橡短翅型雌雄交配產的卵產卵數與孵化數都是最高的;在校園的族群裡數量最多的也是短翅型的;小紅姬緣椿象在不同型交叉交配後的下一代,是以雌的長翅型最多,雌的短翅型最少,而長翅型雌、雄交配完全不會產下短翅型的;在小紅姬緣椿象自由選擇交配中發現,牠們會選擇和自己同翅型的個體交配,校園調查的結果也不例外。我們更發現:小紅姬緣雌椿象在沒有交配的情形下,平均約經過32天會孤雌生殖。

當號角響起~探究影響自製喇叭聲音之因素

我們分別從自製喇叭的組成要件:共振筒、集氣筒、集氣筒薄膜、吹管等四方面,去探究可能影響喇叭聲音的各種因素,我們發現共振筒的材質影響聲音的音色最為明顯,鐵罐音色響亮、寶特瓶音色清脆、紙罐音色直而厚;共振筒的粗細則明顯影響音量大小,共振筒口徑愈粗,音量愈大;而共振筒的長短、形狀對音調的高低有決定性的影響,共振筒長度愈短,音調愈高;集氣筒和吹管對音量及頻率的影響較小;薄膜的效果以氣球最好,鬆緊也會有影響。另外,我們發現可利用改變共振筒長度、口徑及按壓薄膜不同位置等方式讓音調呈現高低的變化。總之,如果能掌握要點,都能利用生活中的各項資源,製作出各式各樣、大大小小的自製喇叭。

跳得過嗎?

這一篇作品是來自於2009年國際數學奧林匹克競賽第六題。 本研究先由直觀觀察思考後利用數學歸納法假設 n≦k 成立再分成三種情形 證明 n=k+1可以成立。 本研究除了證明競賽題目存在性並討論其對稱性及其極端現象,同時對於地雷遞增和地雷遞減提出討論,最後再利用1對1且映成的對應關係說明網路上ai=i和2009年國際數學奧林匹克競賽第六題所設條件相異ai是相同思考結構。

便利公車招停系統-快樂上車平安到達

目前有許多較先進的公車及公車站,裝置了GPS定位通訊系統,對乘客提供公車到達的預估時間,但未有其他更進一步的功能。本公車招停系統,讓乘客選擇所欲搭乘公車班次,在公車即將到達前以語音、字幕通知乘客,並自動發射訊號招停公車,不需隨時緊盯馬路,隨時擔心班車是否到達;另外,可通知司機下站有人搭車,要提早變換車道進行靠站,以免公車未妥善靠站,乘客須進入馬路上車,造成意外。 我們結合無線電通訊、觸控螢幕人機介面、悠遊卡讀卡機、語音、LED字幕及數位電路構成本系統。本系統分站牌端與公車端兩大子系統,站牌端系統透過語音、LED字幕通知乘客某部公車將進站的訊息,並提供兩種操作模式: (1)預約招停: 乘客可在公車未到達前,透過觸控螢幕及悠遊卡,預先選擇欲搭班車線路,待公車到達時即自動發射訊號招停。 (2)即時招停: 公車進入無線電收訊範圍時(約300公尺),使用按鈕(不須悠遊卡)招停公車。 當公車端系統接收到招停訊號,系統會發出語音及簡單的燈號通知司機,進而提前變換車道靠站。 捷運雖然是大都會地區最方便的大眾運輸工具,但在中密度的都市中,公車依然非常普遍地被利用,尤其在目前追求環保,鼓勵使用大眾運輸工具的時代,能夠提供更便利、安全的交通方式,也視為一個國家進步的象徵。

觀音草漯海灘沉積物分析

草漯村位於桃園縣觀音鄉沿海,海岸線因風浪作用有向內陸退後之現象,海岸線平直,沿海沙灘分布,坡度平緩約2至4度。採樣點位置附近有兩小溪出海口,沙丘平行海岸線分布,呈東西走向。 本研究於2010年1月10日距沙丘底部40至65公尺間垂直採樣12管沉積物,採樣深度由30公分至84公分不等,並以每2公分分層取樣進行過篩粒度分析,並使用顯微鏡觀察各粒徑沉積物之內含物,藉以了解影響海灘沉積物之營力隨時間之變化。 依據粒度分析發現此區,沉積物粒徑大於0.25mm之比例,從10.0%到79.9%不等,影響此區海灘沉積物分布主要力量有水流及海浪,營力隨時間有增強的趨勢。依據沉積物內含物及分層圖觀察,近砂丘底部沉積物主要沉積營力為流水、距陸較遠海灘應以風浪為主,且海岸有向陸地退縮之趨勢。

「犇」跑吧 CO!

為了保持牛肉肉品色澤鮮豔,往往會添加CO,CO對於牛肉中肌紅蛋白有很強的結合力,在冷凍下可保持數個月的鮮紅色澤且不易脫去。我們嘗試各種醇、酸、鹼、鹽類找出萃取肌紅蛋白的最佳條件,並由光譜圖發現:肌紅蛋白內部的鐵二價離子易與CO氣體形成強鍵結,造成肌紅蛋白的吸收光譜產生位移,因此可用以檢驗牛肉中是否含有CO。為了進一步得知CO添加的含量,我們利用不同的氧化劑及還原劑測試含CO之牛肉,並偵測其光譜變化情形。結果發現:低亞硫酸鈉可以區分有無添加CO的牛肉,並能有效計算CO含量。為了使偵測方法更為簡易,我們利用硫酸有效分離CO與肌紅蛋白,並配合自製的電化學CO偵測器,直接檢測出CO氣體濃度及含量,以偵測市售牛肉是否添加CO氣體。

倒地鈴由綠變紅的秘密

本研究以常出現在田野的倒地鈴為觀察對象,主要針對其形態與構造、莖與果實顏色變化的原因、果實與種子顏色變化之關係,及倒地鈴與動物的關係進行實驗觀察。 觀察探討後發現,倒地鈴開花的分枝上具對稱捲曲的細莖,能捲附在其他物體上,讓植物體能往高處攀爬生長。成熟果實果皮的綠色部分會轉變為黃綠色或黃色。果實顏色經實驗證實是酸鹼值改變造成的。顯微鏡觀察果皮得知,呈紅色的細胞愈多則果皮愈顯深紅。此外,莖及果實的顏色與光照有關。光照實驗也證實,綠色莖和果實進行遮光試驗,遮光部位因缺光照而無法轉變為紅色。 研究過程中,與倒地鈴關係最為密切的動物是小紅姬緣椿象,其以倒地鈴為食,並在此交配繁殖。

虧格與方陣的對話

在2n×2n(n?N)的方陣中,刪除任何一個位置的方格,剩餘的方格皆能被填滿,則其規律性為何?如果在m×m(m N,m>1)的方陣中,刪除任一格方格,剩餘方格是否也皆能被填滿?本篇研究主要是利用實際操作的過程中來找尋規律,再將發現的結果做歸納分析並深入探討,找出其規則,同時也找到L型方格能被填滿的方式,有助於我們尋找快速的方法來填滿方陣。