全國中小學科展

國中組

放石頭問題的探討

在一個n列m行的方格圖中,每一行都必須擺放一顆石頭,共計有m顆石頭,其中擺放石頭的限制條件為『每一顆石頭的左上角方向一路延伸都不可以有其他石頭』。本文研究是在限制條件下計算放石頭可能的方法數,我們利用多項式以及費氏數列求得以下三個主要結論:(1)對於一般的n,求得m=1,2,3,4的放石頭方法數;(2)對於一般的m,求得n=1,2,3,4的放石頭方法數;(3)對於一般的m,建立n=4 的放石頭方法數的遞迴關係。

離子擴散會來電?探討氯化鈉溶液濃度梯度差的擴散電位

設計實驗使量筒內的氯化鈉水溶液與純水間有穩定交界面。溶液中的濃度差使電解質的離子發生擴散現象。擴散時,正負離子從高濃度向低濃度移動,以不同的速度同方向進行擴散,造成各液面電荷分布不均,產生電位差。實驗設計一個微型電極,測量不同濃度氯化鈉水溶液與純水間,液/液界面的電壓變化值,開始有電位反應後的3分鐘,每秒讀取擴散電位值一次,每種濃度讀取180個數據,探討離子微觀運動模式。第二個實驗是測量電位反應後,當達到最大電位後連續30分鐘的擴散電位,探討不同濃度的「最高值」與隨「時間」的電位變化趨勢。我們發現液/液界面兩層溶液濃度差越大擴散電位值會越大,當水溶液持續稀釋後,不同的極稀釋水溶液都趨向相同的擴散電位值。

我把實驗縮小了-葡萄糖檢測實驗

使用微流體晶片可將原本需要30分鐘的加熱時間縮短至幾分鐘甚至幾秒, 將實驗過程簡化以及減少材料用量, 透過微流體晶片通道設計並能在同一片微流體晶片進行兩個步驟的實驗流程。 研究主旨用國一自然課本葡萄糖檢測實驗及酵素分解澱粉實驗為標的,透過繪圖軟體inkscape的使用,設計不同反應區跟微流體通道,使用雷射切割機切割及雕刻壓克力的微流體晶片,並測試不同材質的黏貼晶片反應時間,並達成實驗過程達到藥品減量,實驗流程簡化,利用image J分析顯微照片的RGB值及測量吸光值達到定量產糖濃度的效果。

離心作用下植物生長情形之探討

(一)自從我們學過了國中生物( 上 冊)第六章第八節植物的感應後,使我們了解植物雖是無神經系統,但仍能對刺激發生感應(但不若動物的感應靈敏罷了)。於是導引了我們對身邊四周環境如光、地心引力和水等對植物的根和莖生長時發生的反應,產生了濃厚的探討興趣。(二)在去年( 23 屆)所做的「光由植物體下方向上照射對植物生長影響的探討」之實驗,為在“靜止 〞 狀況下植物的趨性生長。很榮幸的,在全國科展中獲得了生物枓國中組第二名,使我倆對繼續深入研究之計劃增加了很大的興趣及信心。我們一直想,假使植物生長的環境改變了,由 "靜" 態變為 "動" 態的環境裏,它們受了離心作用的影響,其生長又會怎麼樣的呢?於是我們就設計以電風扇的轉動作為 "動" 的環境來做實驗,加以探討植物的生長情形。

內心、垂心、外心是3 位循環節的循環小數?!

三角形的內心I,向外部或向內部作”過三頂點與I 連線的垂直線”時,I會成為新的三角形的垂心或外心,而且依內、垂、外心的次序循環。新三角形的外心與I 共線,與尤拉線存在特殊的關係且三角形間相似。

荒野大鏢客─蝗蟲

我們是好動的一群,常常在野外踏青時,發現令我們感到陌生的昆蟲。而蝗蟲也是我們所常見的,但對它的了解實在是不多,藉著這一股好奇心,我們對它展開了一連串的研究。眾所皆知的蝗災,對人類的損害實在非常慘重,更希望能藉著對它有深入的了解後,能進而想出防治之法。

你當我吃塑的? -臺灣小蠟蟲攝食環保型塑膠之探討

小蠟蟲是臺灣普遍在蜂巢出現的重要害蟲之一,我們從家鄉養蜂場飼養的義大利蜂巢中採集巢片及小蠟蟲。在實驗室設計適合飼養環境,孵出高比例數量的小蠟蛾 (Achroia grisella ),觀察其生命週期及型態,並測試是否攝食塑膠,結果發現小蠟蟲攝食聚乙烯(PE)。再來測試是否食用聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚氯乙烯(PVC)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)。實驗結果小蠟蟲會攝食HDPE及LDPE,也能完成生命週期。透過原子力顯微鏡觀察,小蠟蟲體內存在分解塑膠的元素,未來將根據此研究基礎進一步分析研究小蠟蟲透過何種機制分解塑膠。

在濾紙上電解水溶液,兩極之間與隔板關係的探討。

我們在課堂上做完理化第三冊的”電解硫酸銅溶液”實驗中學得在電極的化學反應是如何發生的,但實驗後,這些硫酸銅溶液回收上的處理很是麻煩,鑒於環保的問題,於是與老師討論,能不能以最少量的硫酸銅溶液達到電解的效果,老師告訴我們前幾屆的學長也有想到此問題,於是就設計了一套方法,就是用銅片作電極,直接在濾紙上加入硫酸銅溶液進行電解,我們跟著去嘗試,果真有很漂亮的銅析出,就在此時,吳同學無意間拿了一個銅片放在兩電極的中間,奇怪的事情發生了,不但原本的負極上有銅析出,而放置中間的銅片在靠近正極的那一面沒有接上電源卻有銅析出,另一面則否。圖(一)這究竟是怎麼一回事?引起我們的好奇和興趣,因此,我們就著手設計本實驗,探究其原因。

1°的秘密

延續去年n等分三角形問題,欲探索角度等分問題,於是對量角器上的1°產生興趣。

水震盪

從浮體振盪週期的探討,聯想到震盪中裝水容器及大陸地區的湖震,這些的現象都是有週期性的且水面在震盪過程中呈現的是一種駐波現象。水的震動週期究竟與何種變因有關,呈何種關係?本研究的 第一步 利用質心觀念,推導出水在容器中震盪的週期公式,如下 第二步 設計實驗應證推導出的理論是否正確。在應證中最主要是應證公式中有關的變因是否正確,包括有(1)容器長度與水震盪週期的關係。(2)水在容器的深度與水震盪週期的關係。我們應證的結果: (1) 改變容器的長度,繪圖分析確實呈線性關係,若能將誤差考慮則應可說是成正比關係,經由斜率的計算,確知水震盪的週期與長度成正比。 (2) 改變容器內的水深,繪圖分析呈線性關係,經由分析確知水震盪的週期與水深的平方根成反比。由此兩種變因確知與公式是相同的。 我們又發現水在一開始受到人為外力震動,當人為外力消失時,水還有受到重力的因數,仍繼續震盪。且知水的振動只發生在一定深度,故我們稱此種來回震盪的駐波為淺水重力波。至於嘗試改變容器的形狀中的圓形容器,在我們小範圍的研究中,無法確定關係如何。其中改變容器的形狀時發現正方形的面積與週期有高相關,但無法確定有正比的關係。 第三步 嘗試探討容器形狀的影響。經由形狀的探討,知形狀有相當程度的影響,但是成何種關係,以我們的實驗,祇知有高相關。我們引進一個未知數k,則整個水震盪公式可改為 k 是其它影響因素,如容器的形狀,都會影響。