全國中小學科展

國中組

水生食蟲植物─絲葉狸藻捕蟲囊的探討

絲葉狸藻這樣微小的植物如何捕蟲呢?變態葉的捕蟲囊又有什麼玄機奧密?為了解開這些疑惑,引起我們研究的興趣!

水中蕨響(槐葉蘋形態.生活史及生存環境的研究)

本研究的主要目的是探討台灣珍稀且嚴重瀕臨滅絕的水生蕨類-槐葉蘋的形態、生活史及生存環境的研究,讓槐葉蘋的資料及培育的方法有更完整的記錄,以達到保育的目的。首先比較槐葉蘋與人厭槐葉蘋形態構造上的差異,以釐清兩物種被混淆的身分。接著比較兩物種生存競爭能力,來證明外來種入侵的嚴重性。兩物種於幼葉期最容易被混淆,可藉由葉上毛被物來區別。槐葉蘋浮水葉葉上毛被物是叢生且分岔、葉型呈橢圓形;人厭槐葉蘋毛被物像打蛋器的形狀、葉型呈雙耳形。人厭槐葉蘋競爭能力優於槐葉蘋,在兩物種共存的環境中,槐葉蘋會全部被人厭槐葉蘋所取代。由槐葉蘋的物候週期觀察結果,3~11 月為抽芽成長期,3~12 月為成長與繁殖期,12 月~隔年 2 月為冬枯期及孢子囊果出現期,12 月~隔年 5 月為孢子囊果成熟開裂期。槐葉蘋繁殖的方式分為無性繁殖及有性生殖。適合槐葉蘋生存環境的條件是(1)陽光間接照射(半遮蔭)、(2)乾淨未受污染的水質、(3)通風性良好。

神機妙算

本研究源自於第54-4期科學研習月刊上的一道數學題目——神算,我們主要在探討:如何由第一列n個色球迅速判斷出圖形第n列色球的顏色。一開始先從n層第一列n個色球的排列組合方式開始探討、歸納,接下來我們從最簡單的層數開始觀察,慢慢推導兩層及三層公式,並歸納出符合兩層公式系統的層數:am=3m-1+1層、三層公式系統的層數: bm= 2×3m-1+1層。接著我們把所有層數都化為函數式,在過程中,我們發現這並不是一道普通的數學題,因為這個題目竟和三進位有莫大的關聯存在!於是,我們將最少步數結合重新定義的「三進位法」,找出了n層最少步數解法的通式: f∏i=1k(ai+1) (x)=∑i=1k[∏j=0i-1(aj+1)] fai+1 (ai3i-1+1)。除了上述之外,我們還發現只需知道圖形中任一層的組合,即可求出其下方任一列、任一個色球的快速解法。

一個關於一筆劃的數學遊戲

西洋棋盤上,騎士所能走的漢彌爾頓路徑( Hamiltonian Path )一直是數學遊戲的豐富題材,本次研究將要探討一個關於騎士由給定起點P 經n × n 棋盤到達給定終點Q 之漢彌爾頓路徑( Hamiltonian Path )是否存在的問題,其中起點P 與終點Q 為n × n 棋盤外圍緊鄰棋盤的兩個相異棋格,且棋盤上第i 行第j 列所在的棋格顏色塗法為:若i + j 為偶數,則塗成黑色;若i + j 為奇數,則塗成白色。研究結果顯示,並非任意以n × n棋盤外圍的兩個相異棋格為起點與終點,就可以得到所求的路徑。解的情況如下:一、當n = 1,2,3,4時,找不到所求的路徑。二、當n = 5時,起點、終點皆為白色的圖形,有部分找得到所求路徑,部分找不到所求路徑;其餘情形則找不到所求路徑。三、當n 為大於5 的偶數時,若起點與終點顏色相異,必找得到所求路徑;若起點與終點顏色相同,則找不到所求路徑。四、當 n 為大於5 的奇數時,若起點、終點皆為白色,則找得到所求路徑;其餘情形則找不到所求路徑。

藥你長得好–探討肉桂對植物生長的影響

實驗先選用六種中藥氣味與小白菜進行共培養,並選擇肉桂進行後續研究。結果顯示肉桂氣味可抑制植株生長,且距離越遠,對植物影響越弱。 為提升研究實用性,我們改將肉桂粉泡水施用於小白菜根部,當肉桂水濃度低於0.3%時,可顯著促進小白菜生長,濃度高則無效。說明了肉桂濃度會影響植物生長,且經根部吸收後,對小白菜有益處。接著我們將肉桂水分別和對植物有益的維他命C及對植物有害的逆境進行共培養,以了解其對小白菜生長的影響。結果顯示,維他命C水與肉桂水混合無法促進植物生長;而肉桂水則可減緩植物受鹽逆境、熱逆境、淹水逆境抑制的情形。 實驗結果說明了肉桂氣味可作為抑制植物生長的媒介,而肉桂水則可作為提升小白菜生長的良好資材。

有圓千里切線牽~探討n圓公切圓之存在性

有次閱讀一篇有關公切圓的文章,使我們對公切圓產生好奇,進而想知道n 個圓究竟有存在多少個公切圓呢?於是我們用雙曲線上一點到兩圓距離之差為定值,找出兩圓的公切圓,並以雙曲線交點為圓心,作出任意三圓的8個公切圓。另一方面,我們以反演法作圖驗證,利用反演後圖形的相對關係不變之原理,推廣出n 圓公切圓的作圖與判別法。進一步地,將公切線視為一曲率半徑無限大之圓,將曲率半徑縮放以判別公切圓相關性質。最後研究歸納出雙曲線、反演、切線等研究方法的優勢與劣勢,更結合雙曲線與反演法判別n 圓公切圓的存在情況,並以條件方程式 完整呈現n 個圓所存在最多的公切圓數目,即9 圓以上最多僅存在2 個公切圓。

鈦矽融合-探討研發自潔除臭的奈米廚師制服

潔白廚師制服上油漬及不易揮發的調味料氣味經常困擾著廚師,探討如何製作出同時擁有蓮葉自潔效應與奈米光觸媒除臭的廚師制服,設計了六個實驗結果如下 1.各種布料經過SiO2處理表面有明顯的疏水性。 2.各種類布料TiO2處理過後表面疏水性下降。 3.先用奈米TiO2再用SiO2處理之胚布,比SiO2處理有更優的疏水性。 4.在相同濃度TiO2處理後是再以濃度8%SiO2可使胚布與水珠的角度最大,疏水性最佳。 5.將胚布表面放大發現:TiO2處理之後再以濃度8%SiO2處理胚布,其TiO2會使纖維變膨鬆整齊,有助於布料表面恢復自然觸感。 6.製作出10% TiO2-8%SiO2奈米胚布其除臭及自潔性效果十分理想。經過相同方式處理過的廚師制服,一樣有良好的自潔與除臭效果,此結果值得推廣給餐飲界參考使用。

電梯謎蹤

先解答老師給的 「 電梯謎題 」 後,再深入去研究 : 若是建築物有n層樓,每部電梯 ( 底層和頂層以外 ) 只停留其中的k個樓層,由任一樓層到另一樓層都可直達,不需要更換。那麼,最少需要幾部電梯呢? 我們先計算出樓層與樓層之間互通的總乘次,再去計算每一部電梯可以承擔的乘次,不足、重複了多少?需要新增幾部?最少(短少一個乘次、短少一個樓層的範圍以上)需要幾部?結果發現 : ① k=3、4時,n與最少電梯部數之間存在著規律性 ; k=3時,奇數樓層(2r+1)比偶數樓層(2r)需要多新增 [2r/6] 部電梯 ② n與k在特定的對應範圍下,3部、4部、6部電梯即可 ③ 結合多邊形的頂點數、邊數、對角線數,所找到的最少電梯部數的可行配置方式,發現不僅僅只有一種

落葉飄飄何所似

我們在學校裡時常看到樹葉翻翻滾滾的飄落,有的急速旋轉,有的前後擺動,飄落型態截然不同,為什麼會有這麼多變化呢?大家都很好奇,因此我們組隊、設計實驗並進行研究。

離子的游動

目前教科書上在提到電解質時,並沒有一個簡單明確的實驗方法來證明離子的游動方向,且一般所做關於這部分的實驗都較複雜,不實用,且一般國中生不易操作。本實臉利用簡單的器材來操作,不但能在最短的時間內證明離子的游動方向,也不用自己製造材料,因器材的簡便,更能同時比較不同難子的移動方式及快慢。