全國中小學科展

高中組

金屬的氧化還原再探討

觀玩濾紙上伸展的美麗金屬樹,令人疑惑為什麼它能彷若有生命般的生長?是反應物間的碰撞或電子傳遞?是否能用實驗方法找到證據?因此著手做連串的實驗研究來探討它。

一躍千里

在生物課時,我們學到了動物肌肉與骨骼的運動。內骨骼動物是利用肌肉與骨骼運動,但根據我們的知識,昆蟲並不具有內骨骼,且肌肉無法附在外骨骼上作運動。因此我們做了一連串的研究。在實驗中,我們發現了比骨骼更輕、更薄的腱筋纖維和基節中控制方向的三對拮抗肌。我們也把跳躍足和步行足作比較,並發現跳躍足和步行足的異同點。最後,我們將外骨骼和內骨骼動物作比較,發現了昆蟲跳躍的秘密。

三角形和圓內接四邊形的一個性質

從原始的題目「圓內接四邊形的外心會是其內、外平分圓的連心線之中點」出發,我們發現若為雙心四邊形,則其外心也是其內心和外平分圓圓心的中點,且此三點會和雙心四邊形的兩對角線交點共線,而外平分四邊形的兩對角線交點正好是雙心四邊形的內心。無獨有偶,三角形的外心也是其內心和外平分三角形外心的中點,且此三點會和外平分三角形的重心共線。 若考慮內切圓的切點多邊形,我們發現:三角形的外平分三角形和內切圓切點三角形會相似,且其面積是其外平分三角形面積與內切圓切點三角形面積的等比中項。無獨有偶,雙心四邊形外平分四邊形和內切圓切點四邊形亦會相似,且其面積也是其外平分四邊形面積與內切圓切點四邊形面積的等比中項。

氫山氯化環保電解實驗

國中理化課程中,在學習以NaCl(aq)電解時,老師說:「電解濃NaCl(aq)時正極會產生Cl2(g),而電解稀NaCl(aq)卻不會產生Cl2(g),而是電解水產生的O2(g)。」在好奇心的驅使下,便開始著手研究到底這"稀"與"濃"的界線究竟在哪裡呢?然而,大量的Cl2(g)會造成實驗的危險與不便,於是,便想找出一種裝置,以行"微量"且"輕便"的電解。後來看了滴定實驗,引發了以1毫升的滴定吸管製作電解裝置的構想,並以此主題榮獲參加國立科學教育館所主辦的中學生科學專題研究研習營,獲得教授的肯定,認為這個裝置很特殊,不僅有創意而且很符合環保的要件,可以說是''創意環保電解''。得此鼓勵,更加強了研究有關電解的興趣,便開始探討氯化物的電解實驗。

搬運營力與波痕的實驗研究

河川是自然界中珍貴而且可以更新的資源,其提供我們大自然無盡的資訊寶藏,期待青少年投入探討研究。流經學校附近的北港溪汨汨的流水及波浪的沙痕常使見到此景觀引起強烈的震撼。河川搬運營力產生的波痕及漣漪在野外各河川均變化萬千,此為地球科學良好的野外教學素材,然而室外教學常受到地域時空的限制,在此前提下,學了有關此方面的知識常有人心空虛落寞感。因此嘗試設計一組模擬搬運營力的演示器,用以展示於室內教學,以便加深學習效果。

感應電動勢

記得國中理化與高一基礎理化在做此實驗時,僅以手來控制其磁鐵插入的速度,現今設計電風扇捲軸的轉速大小來當作控制的速度,並進一步探討線圈匝數,線圈截面半徑的大小及線圈材料對其感應電流與感應電動勢的影響。

盤根錯結(II)

在第三十三屆科展中,巧遇結的問題。於是便在第三十四屆科展“盤根錯結 ”中展開研究,於全國科展中由朱建正教授的指引,使我們對結的領域認識更深,並強調了結的分類仍是個未解的謎。而在上屆科展亦有接解類似分類的工作,故本作品延續上屆作品來展開研究。

Watson猜想初等求解

在研究過程中,我們找出了一種方法去解決尚待解決形如ax4 -by2 =k 的求解法,並且令人驚訝的,我們可以利用這個結果去處理尚未有初等證明的watson 猜想,利用這種方法可以圓滿的解決watson 猜想的一些棘手的問題,對於ax4 -by2 =k 我們先討論最簡單的形式:x2 -2y4 =-1 我們先將y 前的係數消去,在將另一邊的的變數配成畢氏數,利用連續兩次的畢氏數本原解,我們可以找到限制的條件,再利用佩爾方程找出變數間的關係,再使用同餘去分割方程去求解,即可找出解,將watson 猜想化成形如ax4 -by2 =1 再利用上面所言同樣的手法,去處理即可求出watson 猜想(求12 +22 +32 +... + N2 = K2的所有正整數的解),而且我也利用同餘的方式去處理watson 猜想3 次方的推廣(求13 + 23 +L + N3 = K3的所有正整數的解),並且也證明出解只有1。

流體中聲速的測定

我們知道,有許多方法,可用來測量空氣中的聲速,如在高中課程中,利用共鳴空氣柱便是一例。但我們仍想:是否還有其他方法,能更準確的測出不同氣體中的聲速,並能進一步測出液體中的聲速,於是我們展開了下列的實驗。

圓裡乾坤知多少

數學競試中有個問題:單位圓 0 的半圓內,三個切圓,如右圖,則三個切圓之半徑各多少:這個問題引起我深入探討圓內二個及三個,任意不相割的圓,面積有多大的興趣。