全國中小學科展

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國中組

走訪「八掌溪觸口斷層現象之地層位態變化與牽引褶皺」之研究

科學中心舉辦一次戶外地質探訪,在教授帶領下,我們走訪黎明國小和攔砂壩的河床。我們發現河床被河水侵蝕產生各種景觀,透過現場調查,我們瞭解到這些都是因為地勢高低差引起不同的位能變化造成,在此地區有下切行水區、圓弧磨蝕面、湍流、壺穴、漩渦等。老師也指導我們觀察此露頭複雜的斷層現象,並協助我們以一公尺為單位拍攝60 公尺的照片。回來後,我們將照片拼貼,在老師指導下標出照片上地層褶曲、斷層及壓力方向,藉由這些照片和符號,我們深入探討這一段雜亂的斷層現象,發現和中央地質調查所的地質圖標示的觸口斷層位置不同,所以我們由河水兩岸礫石層研判此溪為一斷層,而在此段受強力或持續擠壓造成大轉彎。

地震之探討研究

台澗本島束邊毗鄰菲律賓海板塊,每年向台灣方向推進六、七公分,台灣本島受其持續性的擠壓,較脆弱的地殼在承受不住時,就會產生逆斷層,也就形成地震,其中以台灣東部次數最頻繁。據中央氣象局統計,台灣地區去年(七十三年)每月平均發生地震八次,其中,四月份高達十九次,但都為無感地震。中央氣象局地球物理科長李向華先生說,如果每月超過八次,就有不尋常的意義(亦即將有大地震發生),但今年(七十四年)一、二月均低於八次,情況正常。其仍為大陸板槐和菲律賓海板槐摩擦所引起的正常現象。台灣位處於環太平洋地震帶上,為了讓居處於此地震帶之居民能更深切地瞭解,同時對於地震學教學研究,提供簡捷而適宜方式,我們發揮團隊精紳,共同設計製作了七件簡易地震儀器,盼能在地球科學教學領域上,提供些許微薄力量。

在一任意凸N邊形內作連續M個整數凸多邊形的切割

在切割了許多的圖形後,我們發現比較簡便而有趣的切割方法!我們嘗試透過特定的數學方法,找出有規律或固定模式且通用的切割方法來歸納、簡化切割的做法。整理、推論出可能的方法(邊連邊法、放射法、分枝法、夾心法)和結果數的規律並說明我們所用的方法是否正確。

繞圈高手----呼啦呼啦

當洗頭的時後,擠洗髮精時,洗髮精由瓶子擠到手上時,流出來的洗髮精尾端會帶動整個流出來的洗髮精流柱一起轉圈,非常好玩,就像洗髮精流柱在搖呼啦圈一樣,但洗手時水卻不會轉圈,到底洗髮精為什麼會轉圈呢?和之前在二上理化課本第四章-壓力和浮力有關嗎?

爭議時錶法,時錶法真義

方位,一直是人們外出時最需要的重要工具之一。幾千年來聰明的祖先們發現自然界有許多方法可以用來判別方位,像是北極星、樹的年輪、苔蘚類植物生長的疏密.....等,而指南針的發明,使我們在外地迷路時,可以很方便找到方位,辨識回家的路。後來祖先們又發明了羅盤以應付航海上更精密的方位需求。可是當我們在野外沒有攜帶指北針,又沒有植物等自然方法知道方位時,「時錶法」就是一種不錯的方法。它所測出來的方向比植物更準,因為利用植物所指的方向只是一個大概,而時錶法所指的方向比較正確。那比較正確,就表示時錶法沒有誤差嗎?錯,經過和指北針比對後發現時錶法仍然有誤差。那是什麼影響時錶法所指的方向錯誤呢?有什麼輔助工具可以把誤差減到最小呢?這就是我們要研究的主題「時錶法的校正」。

三碼式電子密碼鎖

外出上班時,忘了帶鑰匙或鑰匙掉了,因而進不了門是一件很麻煩的事,所以需要一種不用鑰匙的鎖來解決這個門題。

神奇魔術三角

由於在夜市購買的俄羅斯魔術方塊,被同學摔壞了,而想到用紙板來操作,繼而發現了「魔術三角」。在教科書康軒版二下第七章「適才適用」及一上第七章「科技進步的推手」中,內容剛好與本主題有關聯。起初是想到由簡單的六塊三角形組成的 3-6邊形,但只能摺出三個面,若要增加面數,就要增加長條紙‧因而有 6-6、9-6 邊形。後來又想到若 360 度可被平分為四個直角所組成,因而發現了正方形方塊〈4-4 邊形〉,竟然,它比六邊形更好玩,更具挑戰性。從摺法中,又摺出了 8-4 邊形。甚至,最後完成了 12-6 與 12-4 邊形。不過,因為用太多層紙板,容易脫落又不好摺,所以未來想找出一種摺不破的紙來代替。這個題目是在生活中發現的題材,題目簡單,攜帶方便摔不破,材料成本低廉,製作容易,人人可做,可全面推廣。而且也是一個讓人愛不釋手,人見人愛的玩具,更是教學上的好幫手〈教具〉。

靜電in,粉塵out!-靜電板擦研究

本研究利用"靜電吸附能力"結合板擦布摩擦吸粉的效果,製造出新一代靜電板擦。目前,成功研發出靜電板擦有三代:第一代板擦採用焊槍熔錫技術;第二代板擦採用無鉛鍍銀線穿繞技術;第三代板擦進一步將清潔功能與靜電集塵技術做結合。前兩代板擦使用電蚊拍的高壓電發電裝置製造靜電,將過去研究中瞬間大量製造高壓電擊靜電的起電機裝置縮小,但本研究發現比起單獨提升擦面靜電,提升板擦整體吸粉面積較能吸附更多粉量,因此第三代板擦利用即時清潔裝置清理至靜電集粉區來吸附更多粉量,而本研究的靜電板擦吸粉量實際應用在教室黑板時比傳統板擦吸粉量佳(可吸附42%的粉量,傳統板擦只能吸附31%的粉量),未來將再進一步改良,使板擦使用時能更順暢。

密碼鎖-拉丁超立方體的完美控制情形

有個密碼鎖由D個旋鈕組成,每個旋鈕有N種不同的號碼,由於構造缺點若D個旋鈕中僅有1個號碼錯誤仍能打開密碼鎖,問最少嘗試多少組號碼才能保證一定能打開這個鎖?這個問題等同於在N元D維超立方中找一組點集,點集中的點各自向其D維度畫出延伸線,若超立方中的所有點都至少被1條延伸線所涵蓋,要求重複涵蓋的次數總和要最少。 43屆的科展中已經討論過3個旋鈕的情況,我們接著分析4個旋鈕的情況。在討論中發現D=4時並沒有型如D=3時保證打開的最小次數公式,我們給出上下限的公式。但D=N+1且N是任意質數時卻很特別,恰可利用拉丁超立方挑出1組點集,其所有延伸線涵蓋的點都沒有重複,稱為完美控制,而保證打開鎖的最小次數是NN-1。

「鋅」姑娘一「泡」而紅

自國中理化課本第一冊第六章「熱和化學變化」的實驗堙A硫酸銅溶液加鋅粉產生了銅,但反應產生的鋼是近似咖啡色,與平日觀念中的「紅銅」大不相同,於是我們便請問老師,是否我們實驗方法或材枓出了問題否則怎會產生咖啡色的銅呢?老師說:「懷疑加假設與求證,便為解惑石。」所以我們幾人便開始以假設與實驗來改進課本上的實驗。