全國中小學科展

國中組

一本萬「曆」--農曆19年7閏之探討

本研究主要探討農曆閏年規則是否會造成19歳生日時公曆與農曆重合,並進一步探討是否有其它歳數生日時會重合,另一方面則探討閏年的周期及閏月的規侓,並比較各種曆法,如陰曆、陽曆、陰陽合曆閏年方法。

黑格連線

黑格攣線是一個用有方向性攣線攣接平面或蒚體棋盤中黑格的動作。以平面棋盤為例,在給定的m× n 黑白格相間的棋盤(其左下角為黑格),由左下角開始以連線將共點黑格連接,若所有黑格都能被連接,則稱(m,n)符合黑格連線條件。本研究主要目的是以推理方法導出當(m, n)符合黑格連線條件時, m,n 之間的關係,研究初期猜測當gcd(m ?1, n ?1) = 1時,數對(m,n)符合黑格連線條件。為達上述目的,研究中需探討棋盤中的黑格總數、連線在棋盤上重複通過的黑格數量及重複通過的次數,以及在如何的情況下可以使連線通過棋盤上所有的黑格,最後驗證研究初期之猜測成立。本研究預期推展到高維度棋盤符合黑格連線的條件。目前發現此推廣面臨高維度中點、線、面、高維度體個數及相互連接的問題,由實例進行黑格連線後,猜測結果與二維、三維相仿(各維度的格數減一之值必須兩兩互質)。另外,還有一個研究推廣的思考方向:mxn棋盤中,將連線視為繩,連線第二次經過黑格時,依序向前一條連線上方、下方通過,最後將黑格相連後,繩拉緊所能產生的繩結數。

「泡膜」雲起 「膜」登寶「澱」-澱粉起泡、成膜性質的探討及應用

本研究先是探討為什麼烹煮某些澱粉食物會有起泡和成膜的現象,結果發現A型澱粉(穀類澱粉)其直、支鏈澱粉的結構,使澱粉鏈間的氫鍵連結力適中,故易起泡,可用酸、鹼破壞氫鍵或用油和澱粉形成複合物而抑制起泡。研究又發現,溶液靜置後表面會形成膜,是由支鏈和直鏈澱粉重新規則排列結合,故韌性佳、不易破,可覆蓋容器加熱。製膜的過程中添加蛋白質或甘油,並沒有提升原本澱粉膜的韌性。用於微波爐或電鍋時,因膜具有排氣和吸水性,在正常烹飪條件下都不會破,但若食物含水量太高、火力太強,會糊掉或乾掉,因膜具通透性,食物升溫情形略低於PVC保鮮膜。此澱粉膜和各種材質的容器黏合力較佳,且為天然聚合物,較健康、環保,具有商品化的價值。

月之舞─天文攝影看月球的天秤動

天文攝影是我最大的興趣,在面對著浩大的宇宙,能對它有多少了解,著實令人興奮不已。 天空中除白晝的主宰太陽是最引人注意之外,夜裡就屬月球給人最多的暇思與注目了;當我對著月球拍攝之後,在整理照片的當兒,陰陰暗暗的月海讓我想像著,再仔細看看,發現月面上稍有差異,在相同月相、不同月相、不同時間,都有差異存在,想想,這是什麼呢?其問的差異又多少呢?

求過任意點作多邊形面積平分線

運用中線性質、平行線交換面積、等角面積比定理和作相似形、作三點共圓等,求出「過三角形邊上、內部、外部任意點」的三角形面積平分線。再探討出過三角形內部點的位置和面積平分線的數目關係。並擴大解出「過四邊形至N邊形邊上、內部、外部任意點」的N邊形面積平分線。

養「瓜」千日,用在「液」時-木瓜種子成分檢測與應用研究

本實驗先探討木瓜種子與其假種皮內含液的特性後,再探討木瓜種子在自然界中的生存策略與應用。也模擬種子被鳥獸食用時,經由鳥獸的沙囊和胃去除木瓜種子假種皮及其內含液體的過程,並且模擬種子從高空掉落時之耐撞程度。而種子經由這些過程後在適當環境下,即可以順利發芽。一般在人工種植木瓜種子時,都會先將外層的假種皮與其內含液去除,但是假種皮內含液丟之可惜,因為經由實驗發現內含液雖然對抗黴菌與抗蟲的能力有限,但對於抑制某些植物發芽有一定的效果。稀釋的木瓜假種皮內含液對於一些經濟作物抑制胚根形成初生根的能力不明顯,而對胚芽的生長則有一定的抑制效果。稀釋的木瓜種子內含液在抑制如大花咸豐草的雜草發芽則有顯著的效果。

當電與藝術邂逅

我們利用電解水或其他反應時,在兩極產物本身有顏色或使酸鹼指示劑產生變化,做出具有多種色彩的化學畫板。我們採用了KI、CuSO4、KNO3、NaNO3、K3Fe(CN)6等多種電解液或加有酸鹼指示劑,以及不鏽鋼、鋁箔、黃銅板、銅片等多種導電板,在不同的電壓及濃度下,以一系列的實驗,得出許多不同的結果,並比較出其優劣性。我們發現以0.3M的混合液(KI:酚?=4:1)為電解液,不鏽鋼為導電板時,通以3V的直流電,正、負兩極均可分別立刻產生褐色及粉紅色,達到雙色的效果;電解紫色高麗菜汁可得到紅色或綠色字;電解赤血鹽正極可得藍色;電解硫酸銅負極可得黑色。

莫比烏斯環和相關紙環

本研究主要是討論莫比烏斯環(Mobiusstrip)分割後紙環的改變和變形紙環分割後紙環的相關比較,包含它的紙環個數、長度、旋轉角度、紙環間的交點個數、纏繞結構與旋轉的方向(順時針或逆時針),並在動手分割莫比烏斯環及其變形紙環後,整理出其規則以及相關公式。

快速體溫計

這是利用兩種不同的金屬焊接在一起,當電線兩端有溫度差時,線裏就有電流產生,因為兩條電線一條是合金,一是白金,兩條電線因受熱,內部的電子便開始游離,又因游離的電子數不同,所以才有電流產生,兩端溫差意大,所產生的電流也愈大;如有電流產生時,可以用安培計測出,看所測比的電流大小,來決定溫度的高低。

盛 "汽" 凌人

網路上有片短片,將曼陀珠加入可樂中,可樂會高高的衝出瓶外,非常神奇,於是我們決定以此作為研究主題,我們原本推測的鹽析似乎不是主因。我們參考文獻,覺得較可能是成核所造成的反應,於是往這個方向深入探討。我們發現,由於不同表面提供的毛細力的影響,所生成的氣泡大小、上浮情形皆不相同。鹽類和醣類的毛細力較小,所以氣泡小而冒得快;金屬及塑膠的毛細力則相對較大,氣泡大而不易上浮。碳棒用火烤過以後,因表面孔隙的改變,氣泡由原本的大而附著力強,轉為小而冒泡數量多。經由研究改良,汽水所噴得高度可達到 6.17 公尺,噴了兩層樓(噴到三樓),我們也製造出「汽水車」,600 毫升的汽水只需用 2.7 公克的碳酸氫鈉便能漂亮地跑出 82.25 公尺的距離!也意外發現了各種金屬只要調整顆粒大小及表面積也可在汽水中不斷浮沈。網路上流傳著幾種說法,其中流傳得最廣的是:「是因為曼陀珠含有一種叫做阿拉伯膠的化學物質。這個成分讓水分子的表面張力更容易被突破,以驚人的速度釋放更多的二氧化碳所以能噴那麼高」,但這個說法似乎是錯誤的。而其他的網友似乎都認為是「鹽析」所產生的效果,但我們最後也證實了這是錯誤的。