全國中小學科展

國中組

圓柱積木的遊戲設計概念及其解的尋找

本研究從圓柱積木遊戲的「位置數、盤數、洞數、柱高、柱數」數量開始,第一部份反思遊戲的設計概念。在盤數的關係中採用代數的觀點探討;在洞數、柱高與柱數的關係中,根據遊戲規則找出關係式,最後得到給定位置數時,盤數與洞數就能被決定,而柱高僅有有限種選擇,柱數則跟隨著柱高改變。第二部份則尋找位置數為6的圓柱積木可行解:首先利用洞數與盤數的關係列出洞數解,並定義何謂相同解;再利用二元記錄法,畫圖找出所有的空間解(也就是實際可行解),並在附錄中揭錄詳細的排法。透過這些一般性方法,往後我們也能藉此尋找更多洞數的圓柱積木遊戲可行解。

若隱若現,朦朧之美-冬春之交,嘉義地區輻射霧之研究

每年冬春之交,嘉義地區經常發生輻射霧,為了了解濃霧的成因,我們透過嘉義氣象站的協助,取得 1998?2002 年的相關氣象資料。經過近一年來的統計和分析,並和老師、氣象站人員、中央大學教授討論研究,發現以下事實:一、輻射霧要產生時的現象,通常氣溫和氣溫露點差會下降,風力會較微弱,相對溼度也會增加。二、當能見度越低時,氣溫露點差也越低,相對溼度越高。三、隔日清晨有霧的夜晚和有霧的清晨,其平均氣溫皆較無霧時高。四、在同氣溫下,有霧時的水汽壓較無霧時為高。五、利用每日20和23時的氣溫和相對溼度(或氣溫露點差),可以用來預測隔日清晨是否有霧。只要相對溼度持續上升和氣溫露點差持續下降,隔日清晨有霧的機率較高。

盆栽也要接地氣?家用交流電下相關因子對植物電位之影響暨人體藉由觸摸植物來接地之探討

報導指出植物生長與病害發生受大氣電場調控、花卉釋放電場信號與蜜蜂溝通、利用高壓靜電場改變電位可延長水果保鮮期限、將花束接地(grounding)可延緩枯萎,顯示植物生理現象與電場有關,並可能受到家用交流電的低頻電場干擾。 研究發現在家用交流電下,植物電位(以地表為零電位)與植株長度具線性正相關,植株疑似具天線效應;植物電位與澆水量具線性正相關,與電解質濃度似無關;距離較遠時,植物電位與纏繞電線的距離平方成反比;地面或盆器影響植物電位,任兩材質之「電位增加率」具正比關係,可用以量化各種地面的接地效果。 此外,研究結果也提供盆栽接地以及人體如何藉由植物來接地的建議,以減少生物電功能受到干擾。

臺灣八星虎甲蟲幼蟲獵捕螞蟻之生物力學研究

我們透過野外及自製觀察器的方式觀察臺灣八星虎甲蟲幼蟲獵捕螞蟻,並分析其生物力學現象。研究發現幼蟲獵捕螞蟻分成「埋伏」、「彈出」、「拉回」三個步驟。所展現的生物力學如下: 一、 埋伏時採用多支點分散重量策略:透過上唇、前足(*2)、第五腹節(倒鉤)及腹部尾端等五個構造做為支點,讓幼蟲能長時間埋伏在隧道口。 二、 獵捕螞蟻時採變形彈力策略:幼蟲等螞蟻趨近至0.84公分時,快速拉直6-10腹節,藉此產生變形彈力,將頭、胸及1-4腹節以10.221公分/秒的速率彈出隧道。 我們觀察到第五腹節倒鉤可能在幼蟲彈出隧道時扮演重要的施力角色,因此目前正設計實驗進行觀察驗證,期望在國展競賽時能導出實驗結論,分享給對此議題有興趣的研究者。

天造地設-探討黃槿刺子節蜱的造癭秘密

在校園中採集黃槿(Hibiscus tiliaceus)葉片上的蟲癭(insect-induced gall),進行解剖觀察蟲癭內部結構,發現有許多白色蠕動的小蟲寄生,經查資料確認為黃槿刺子節蜱(Aculodes hisbisci)。有蟲癭寄生葉片較無蟲癭寄生葉片小,蟲癭數量會隨時間增加,有蟲癭的黃槿葉片質量較重保水性佳不易凋謝。葉柄維管束切片發現,相同生長時間,無蟲癭寄生者維管束分化快、木質多且環狀排列在外圍。經由葉肉蟲癭切片染色得知癭最內層為韌皮部,由葉下表皮增生包圍,由韌皮部增生營養層,可提供葡萄糖供應至內部纖維,蟲體藉羽爪攀附粗長的內部纖維取食。一個蟲癭橫徑越大,內部蟲體越多,癭橫徑最大可達0.6cm,其內部的黃槿刺子節蜱可多達400隻,但蟲癭隔間內黃槿刺子節蜱數愈多,內部的突變纖維密集度愈低。

退休電扇大變身-自製網球發球機

本研究的目的是盡量廢物利用,做出雙輪式網球發球機。我們用學校廢棄的電扇馬達製作加速部分,用圓形回收塑膠桶做集球桶,用車窗升降器的馬達做活塞推進部分及防卡球裝置,用電扇的調速開關控制輪子的轉速,完成第一代發球機;第二代發球機利用廢棄辦公椅下半部加上可固定腳輪,且加入搖控功能;第三代發球機將第二代體積縮小後,用廢棄辦公椅的木條做增加仰角的活動腳架,另外還加了握把、保護墊;第四代發球機則加入控制擺頭功能,讓球路更有變化,且加裝廢棄行李箱的伸縮把手以方便移動發球機。第四代發球機的平均水平射程約為8.57至8.61m,平均發球速度範圍為27.8至30km/hr,發球機擺動幅度為左右各33°。

織布知道

本研究是研究簡易型織布機原理,歸納出斜紋織不同步驟相對應的圖案,比較不同編織順序所織成的圖案差異。並找出能由設計圖案轉化為編織方法的技巧

分期付款

我國現已邁向開發國家之林,經濟繁榮,工商業發達,國民生活水準提高,於是「分期付款」盛行,我們發覺各種分期付款,每期總和一定高於售價很多,與銀行利息相比,是高或是低?是每一位消費者想要知道的。因此我們想要研究一最簡便的計算方法,來幫助大家解決這個問題。

循尋冪祕--一、二次等冪和問題之探討

數學之中,常有一些數組有著特殊的性質,等冪和數組便是其一,至今仍是尚未完全解決的問題。而這次我們的研究對象,卻非一般的等冪和數組,而是一種奇中之奇,有著更微妙特性的數組,恍如不死之身,無論層層剝削,仍為等冪和數組的一員。為何他有著不同凡響的身世?和對稱究竟有什麼關聯?又有著什麼更耐人尋味的特質?值得加以探討。

台灣天堂魚---探究台灣鬥魚的型態構造及動物行為

暑假和家人到觀音蓮花季賞蓮,其中一處的蓮花池中,養著美麗的小魚,一時興起叫爸爸買了六條回家,老闆提醒我,回家養時最好一大一小放在一起,要避免全部一起養,否則會因彼此互?導致部分的魚會死亡,剛開始不以為意,第三天發現死了一條,經過幾天後又死了一條,感到相當納悶。難道賣魚的老闆說的有理?開學後請教生物老師。這是什麼魚呢?為什麼同種的魚會相互打鬥甚至死亡呢?老師說:「這是台灣鬥魚,讓我們一起來探討吧!」於是我們就跟生物老師展開了”台灣鬥魚研究”之旅。(相關教學單元:動物的生殖及動物行為)