全國中小學科展

國中組

3D列印殼不殼以成家呢?~南部地區陸寄居蟹棲地與寄居外殼研究

看見寄居蟹住塑膠殼以及大家想為寄居蟹募殼或列印3D螺殼的報導,因而實地到墾丁後壁湖、青年活動中心、西子灣三地進行棲地調查,透過螺殼種類分析、形質測量、選殼實驗等方法,測試陸寄居蟹對外殼的選擇偏好與適合度。結果顯示寄居蟹喜好透水性佳的礫石底質。短腕陸寄居蟹為陸棲性,寄居螺殼以陸生蝸牛為主;灰白陸寄居蟹偏半陸棲性,寄居螺殼多海水螺與淡水螺。寄居螺殼殼口寬與寄居蟹前節長有正相關。選殼時喜好右旋、空間大、殼口寬、無破損的天然螺殼。小型寄居蟹對3D列印螺殼適應力較高;大型寄居蟹無法入住3D列印螺殼的原因是ABS塑膠及PLA木料材質密度小、摩擦力低易導致進住螺殼時重心不穩或滑倒,對3D列印殼的適應性以藍紫陸寄居蟹最佳。

由錯覺與真實之間─探討疊紋的奧妙

在數學上,圓是有一定的軌跡及方程式表示,而直線也是一樣。但是如果將“同心圓族”與“平行線族”湊合在一起,便產生不同的“視覺感受”。例如我在科學月刊第六卷第 6 期中發現下列圖一、圖二。 當我發現此一現象時深感疑惑,並引證於其他同學,結果大家的感覺都相同,我才相信自己的眼睛沒有錯!只是不了解為什麼會有這種感覺。另外,當這兩片細密間距不同的圖案,稍作移動,便產生一種奇異的“疊紋”。至於其中的道理所在,引起我深人探討的興趣!?

騎士問題

一天上數學課時,老師介紹我們玩幾種跳棋遊戲,其中最受歡迎的就是“騎士問題”(Knight Question)一時風行全班,於是大家紛紛鑽研互相競賽,為求能贏過對方,我開始動手尋找騎士問題的各種特性,希望能夠由此找出各種階數的走法,並求出其快速解。

個人電腦地震儀的製作及其研究

(一)地震是人類生存的天然災害之一,墨西哥的大地震,哥倫比亞的火山爆發,所造成的傷亡驚動了世界,激起了人類對於地震的恐懼,地震頻繁的國家,紛紛採取地震發生災害的預防措施。台灣地理位置屬地震頻繁地帶,且大部分是中強地震帶,所以地震災害的預防更不容忽視,據報載,地質專家預測台灣十年內將有大地震發生,地震可以如氣象一樣可以預測嗎?或許它是賴於過去以往建立之地震資料吧! (二)有一天,當我搖晃著搖桿在利用電腦玩電動玩具時,搖晃的搖桿竟能繪出不同的曲線,我想能利用電腦來記錄地震資料不是非常好嗎?如果能進一步將其儲存的資料做出預測,那確實太棒了。

一包在手,希望無窮「不同活性金屬氧化放熱程度及對鐵的影響」

一﹑由鐵粉在催化劑碳、電解質氯化鈉、水份及氧氣下進行氧化還原反應,探討其放熱程度及溫度的持久性。(一)、鐵粉的量愈多對熱敷包溫度上升的速度愈快,所能達到的最高溫愈高,且可推斷鐵粉的量是影響實驗的主因。(二)、碳粉及食鹽含量對熱敷包溫度上升的速度及最高溫略有影響,但影響有限並非主因,有可能只是催化劑用。其中碳粉太少(本實驗小於3 克)時,溫度的上升即明顯受影響。(三)、以攪拌或揉搓材料方式,提高材料相互間的碰撞及接觸,可有效的提昇熱敷包溫度上升的速度及最高溫度。(四)、當鐵粉、活性碳及食鹽同時增量所產生的放熱效果最好,會比固定增加其中一項原料,而另二項原料維持不變時所達之效果來得好。二、改變不同活性的金屬(Mg、Zn、Fe、Pb、Cu)下,觀察比較放熱程度及溫度的持久性。三﹑我們知道碳對整個反應的重要性,故藉著不同活性金屬及碳之間混合重量比例添加至鐵粉中,探究影響其放熱程度及溫度的持久性。

最後一張王牌

這是一種撲克牌遊戲,關於數列規律與函數的研究,類似「約瑟芬問題」。假設手上有一些牌其正面朝上順時鐘排成圓圈,首先探討「蓋一張跳一張」的玩法,一開始將A號牌蓋牌,跳過2號牌把3號牌蓋牌,跳過4號牌把5號牌蓋牌,…每次都跳過一張還沒蓋牌的牌(若已蓋牌成背面的牌不予理會),最後可找到最後一張牌面朝上的牌。首先探討先蓋牌後跳牌的玩法,例如:「蓋一張跳一張」、「蓋一張跳二張」、「蓋一張跳三張」、…等,接著探討先跳牌後蓋牌的玩法,其不同張數牌之最後一張牌的規律。最後我們發現「蓋p張牌再跳q張牌」與「跳q張牌再蓋p張牌」的規則,不同張數n其最後一張牌為「等差跳躍函數」,分別為F(n)與G(n),有著相關性為F(n+p)=G(n)+p (n≥1)。

叩頭蟲的彈跳力---生物力學

本研究目的在探討叩頭蟲彈跳的原理及影響彈跳的因素。研究中以機械模擬彈跳、環境影響彈跳高度以及所能承受的力等實驗來檢驗叩頭蟲彈跳的原理,並進一步探討其生態意義。根據實驗結果,叩頭蟲之所以能夠彈跳是運用了彈器造成反作用力,而溫度與地表等外在環境則會影響叩頭蟲的彈跳力,且叩頭蟲所能承受的力大約為自己重量的100 倍。此外,我們也驚訝的發現,當牠受到威脅及壓力時,叩頭蟲可以正面彈跳,這在我們所查到的文獻中均未記載,而且成功率高達53.65%。其主要的生態意義應與叩頭蟲的反面彈跳大致相同,是為了逃避危險。

柏拉圖送禮

本研究探討「以正方形紙包裝正多面體」的問題。藉由拆解正多面體為展開圖的想法,將立體問題轉化為平面,再進一步分析展開圖的各種樣式,並利用各種方法找出展開圖的最小覆蓋正方形,得到本研究的答案。其中本文所提及之「四邊形固定法」與「貼邊固定法」可作為一般化尋求最小覆蓋正方形的工具。

洗衣學問一蘿筐;激「濁」揚「 清」知多少?\n─ 從碰撞學說探討衣服的洗淨與洗清作用

小時候,看著媽媽洗衣,小小個子,攀住洗衣機,視線剛好與操作板上幾個按鈕對齊,好奇心的驅使,常常亂按一通,看著指示燈跳來跳去,樂不可支,也不知道這是幹什麼的?及稍長大,識字後,只知道操作板上面寫的是:「洗衣、洗清、脫水」;左邊另外四對按鈕則分別標示:「水流(強、弱)、洗清(加強、標準)、脫水(強、弱)、行程(標準、節約)」;洗衣槽的右上方另有一個旋轉鈕,標示著:「高(水位),中、低、低一、低二」,媽媽告訴我,操作時要依說明書指示,原則上,髒衣服很多時,洗衣粉用量就要多,各控制鈕都要按在「加強」、「強」、「高」的部位。但是有時候,由我幫著洗衣時,也懶得去翻說明書,反正全部按在「最高」、「最強」的按鈕,洗衣粉多放一些,心想一定會洗得最乾淨,不就得了嗎?何必那麼囉嗦幹嗎!問一問班上的同學,他們也有同感,連他們的家長也有很多就是這樣教他們的,直到有一天,我發現褲子的鬆緊帶被洗鬆掉,衣服的邊觀縫合處,斷線張開,更糟的是,藍色的學生外套沾著一排未經洗清的白色洗衣粉,我才意識到,這幾個按鈕中,一定有不少學問存在,本學期國中理化第三冊 20 章談到清潔劑的去污作用, 18 章則提到反應速率與碰撞學說;有了這一點皮毛的認識,使我決心根據以前理化課所學到的「控制變因」科學方法,對這些影響衣服洗淨與洗清的變因,加以一探究竟。

過橋問題

「過橋遊戲」規則為有n個人要過橋,他們過橋的速度皆不同,每次2人過橋,過橋的2人中秒數較多的人為該次過橋的秒數,過橋時有人要提燈籠,但燈籠只有一個,所以每次過橋後對岸需有1人提燈籠回到橋頭,和剩餘的人過橋至對岸,直到所有人都過橋。 本研究討論出過橋秒數不一時的最簡走法通式,再由結論推算出秒數為等差、等比、階差規則走法公式。