全國中小學科展

國中組

三角形中的三角形—探討三角形的總數

本研究主要目的是探討給定三角形邊長的等分點數(equal division points)後,形成在此三角形中所含三角形個數的計算方法。為達成此目的,我們參考過去科展優勝作品專輯,以尋找破題靈感。在指導老師的提點與組員腦力激盪下,我們先探討三角形中內含三角形個數的規律性,再以共頂點分層計算法找出其規律性,經觀察後發現每一層與層之間的和會形公差為(-2)的等差數列,最後利用等差級數求和的公式,推導出「共頂點三角形」的計算方式(Co-apex triangle formula)。由我們的研究結果發現,給定三角形邊長的等分點數後,此三角形中所含三角形的個數總和存在一般計算式。此方法在應用上既快速又不易出錯,對更複雜的多邊形所內含圖形數目的計算上亦有其參考的價值。

放學後上那兒去

國中生普偏上補習斑的現象,一直是我們教育制度的一大詬病,政府及教育界的一些高級官員都竭力在改善。但是,這些措失卻達不到立竿見影的效果,尤其是補習斑洩題案爆發後,引起軒然大波,更激發了我們探討補習班是否有存在的價值,對於學生課業輔導有具體的幫助嗎?

電荷、離子數與滲透作用

「滲透作用」是專指水分子通過半透膜的作用,水從水分子濃度高的區域自由通過 半透膜到達水分子低濃度區域,此現象與擴散作用相同,本實驗研究主題有(一)就電解質 與非電解質,探究影響滲透速率的變因。(二)討論在「強電解質離子溶液」中的離子數、 離子所帶電荷數、離子水合程度與滲透作用的關係。(三) 滲透作用在日常生活的應用。

維納斯的秘密

在一次偶然中,我們在牛頓雜誌上看到了一個題目:“已知一線段 ,欲求 上一點 E 使 為黃金比。” 作法如下: ( l )取 長的一半為 ,使之垂直 於 B ,並連接 。 ( 2)以 C 為圓心, 為半徑,書弧交 於 D 點。 ( 3)以 A 為圓心, 為半徑,畫弧交 於 E 點。 ( 4)則 被E點分成具有黃金比例之二線段。 從數值上來分析: 雖然作法簡潔、特殊,且能由值的計算得到證明,但是,我們卻無法了解為什麼這樣作就能得到黃金分割,它的動機、思考方向引起了我們的興趣,而促成了我們深入去研究──黃金矩形。

山海「硬」分家,「鹼值」「垢」麻煩

本次科展我們主要針對自來水硬度做探討,經過網路搜尋多時,硬度的檢測都利用滴定法,但是因滴定藥劑學校沒有,購買也不便宜,所以我們突發奇想,乾脆直接把水煮乾,鍋垢不就產生了,再扣掉空瓶質量,就可以得到鍋垢產量。實驗開始進行後,除了學校自來水與飲水機的水,附近幾個有名的取水點我們也去拿水。最後在老師的二手老車支援下,我們決定擴大研究範圍,由苗栗縣竹南火車站開始,將山線與海線每個火車站的自來水,都取回實驗室,測完酸鹼值後,再煮乾 500mL 的水,看看廣大的苗栗縣與台中縣,自來水硬度大小的狀況,也想知道山海分線後,水的硬度是否也跟著有所不同。

一『碳』究竟-探討製備廚餘電池之條件

各項液肥六週發酵後溫度、pH值變化不大,pH值不影響電壓與電流。經A菌發酵果渣、黃豆渣之電流與電壓較高,黃豆渣有異味,因此不挑選。三週發酵果渣A菌液肥添加3克幾丁聚醣有較高的電流、電壓,以之製備廚餘電池之電解液。奈米碳管複合材料與其他極板組之電壓、電流較弱,鋅-銅、石墨棒-鋅組較高;以鋅-銅(Zn-Cu)、石墨棒-鋅(C-Zn)組,經2組串聯,使LED燈泡發亮,3組串聯驅動時鐘、手錶。改良後電解液為發酵三週「果渣+鹿角萵苣」液肥,電極以備長炭-鋅(WC-Zn),1組可驅動時鐘及風扇,節省空間、備長炭可吸附異味;以石墨棒-鋅(C-Zn)、鋅-銅(Zn-Cu)為電極,2組串聯驅動時鐘及風扇。

臭氧層破壞對植物的影響

近幾年來報章雜誌大幅報導地球的外圍,生命的防護罩──臭氧層產生破洞,人類正處於一種潛在性的危機而不自覺,或有所知,而無動於衷,為了讓人們了解臭氧層破洞的形成,對地球上生物影響的嚴重性,因此興起了本研究的動機。

形形色色 -- 一種創新的色卡遊戲探討

在三色卡中,發現若能排列成使所有(n-1)(n-2)/2 個正六邊形中都有0 或3 或6 張「相異卡」時,此色卡必可拼成。四色卡共有A、B、C、D、E、F 六種,其中A 和F,B 和D,C 和E 顏色排列順序恰好相反。當任取四張四色卡排成田字欲判斷是否有解時,可用換半套法將F 換成A,D 換成B,E 換成C,再依判別規則即知是否有解。這在n×n 拼圖上可迅速檢查出無解排列。四色卡中只取相對一組卡(如A 和F)作九宮格拼圖,在所有(n-2)2 個排列組合中,若均有(1)一條鞭型 (2)提燈籠型(3) Y 字型 (4)X 字型四形之一則此色卡必可拼成,反之則否。利用 n2/2 張A 與n2/2 張F,想在一張空白n×n 拼盤上快速拼出一個成功的拼圖,須使一、 行中 A 張數×列中A 張數+行中F 張數×列中F 張數=n2/2 張。或 二、 只要在一排中放n/2 張A,亦能拼成。在一種創新四色卡兩人拼圖競賽(甲欲拼成,乙扯後腿)中,常態下輸贏機率各半,但本文中找到一種贏的策略,若甲方使用此策略必勝。

葫蘆墩圳的水流之美─水愈流電愈多的水力發電

我們自製「氣壓式的可回收水流裝置」以節水的方式來探討『水車扇葉和水流速』的關係得知不管水流速大小,8 支的扇葉水車設計轉數均較低扇葉的為佳。在設計可實際帶動發電機轉動的水車模型中,我們以作圖及計算在水流速度為 118cm/s下,水車的最適力柄大小為 27.3cm 長。實地以自製設計的『水車及發電機組做葫蘆墩圳的水力發電』測量時,我們所設計的水車其發電情形也令人滿意。所以,我們證明了:『只要流動中的水均可以設計合適的水車帶動發電機來發電』。在能源短缺的今天,妥善運用這種「取之不盡、用之不竭」的大自然力量是最值得推廣的水力發電方式。

讓你我撥雲見日的水舞裝置

本實驗是以寶特瓶作為器材,利用高度差及密閉系統內壓縮氣體體積所造成的壓力,形成噴泉水柱,而設計出一個適合實驗室使用的洗眼裝置。