全國中小學科展

國中組

會變色的海蟑螂

(一)生物上冊“形形色色的生物”一節提及比目魚的體色,可以隨背景顏色而改變,藉以得到保護,引起我們的興趣。因媽媽每次從市場買回來的死比目魚,不能滿足我們的求知慾,而讓我們想起是否能以其他的動物來取代從事實驗。 (二)暑假中老師帶我們“北海一週”採集,在和平島和野柳的岩石上爬滿了海蟑螂,這該是實驗的好對象,既多又易見,可惜太難捉了。

昆蟲也會大小眼!?

本研究目的主要在瞭解昆蟲的複眼(compound eyes)結構,比較晝行性與夜行性昆蟲複眼之差異,探討其視覺遠近和複眼結構的關連,及進一步觀察其對不同波長光源反應的差異。本實驗使用反射式及倒立式顯微鏡來觀察複眼及其小眼的結構,及觀察其成像情形,並使用攝影式接觸分析儀與放大管來探討視覺遠近和小眼表面曲率之關連,另外在暗室利用不同波長的光源照射蝴蝶以觀察其反應。實驗結果顯示複眼是由數千至數萬個小眼組成,小眼表面曲率半徑隨選用物種在 25.3μm 至 117.6μm 之間,蜻蜓複眼上半部和下半部小眼曲率半徑分別為 30.6μm、117.6μm,印證了蜻蜓複眼上看遠下看近的說法,也發現蝦子小眼是正方形,其他實驗物種則皆為六邊形,而蝴蝶對光的反應程度則是隨波長漸增而遞減。

幾何之美----美術磚的樣式與規律

猶記得老師上到第三章數與形的樣式與規律時,曾拿她親自做的拼布作品給我們\r 看,震撼之餘又深深為此幾何拼湊之美而著迷,知道說在我們生活週遭也感受到很多建\r 築物的設計樣式都採用幾何圖形來拼湊,尤其在地板、牆壁的樣式,而且大多選擇採用\r 許多正多邊形來拼湊,例如:正方形、正六邊形…等,我們就很好奇要完成這樣的幾何\r 圖形拼湊是不是任何一種正多邊形都可以完成這樣的鋪貼?老師就鼓勵我們利用此學期\r 教的幾何圖形性質及幾何圖形的變動來推導其可能情形及為什麼?於是我們就找了幾個\r 志同道合同學組成一個研究小組試著來做

孔明復生,天下三分計

有關研究平分(或N 等分)多邊形面積的題材,在全國科展中,屢見不鮮;但其所討論的範圍,大多只是涉及平分(或N等分)多邊形面積的作法,然對平分(或N等分)多邊形面積的分割線數之多寡以及所分割成的圖狀皆未曾討論。而本作品「孔明復生,天下三分計」,除了對三等分面積提出具體的作法外,也針對了“最佳分割線”(即兩條分割線)與“圖狀”作了討論與研究。其次本作品的特色有:1. 分割線過一基準(即一定點P),且分成定點位於多邊形的頂點、邊上、內部、外部等四部分加以討論2. 所分割的面積不但相等且為完整圖形(即不被分離的圖形)3. 探討過定點P 的“最佳分割線”的分法及組數4. 研究“最佳分割線”所分割成的圖狀,並導出定點P 位於N 邊形各個位置所分割成圖狀種類數量的公式。

深入「笛」境~ 自製塑膠管樂器之開發與原理之探討

本次研究利用打氣機及簡易的變壓器製作可調整流速的裝置,透過自製的排水集氣及水位平衡裝置,成功測量出流速大小。利用示波器截取聲波的資訊,再用Excel進行傅立葉分析,可以找出複合音的頻率。我們自製塑膠笛發現,頻率的大小與氣流流速、氣流到尖劈的距離、空腔體積、指孔大小皆有關聯,於是我們製作不同的塑膠笛,找出它們之間交互作用的關係,最後推出頻率之通式,再用此方程式找出音階,設計了伸縮笛、合音笛伸縮版及指孔版等三種樂器。最後利用透明塑膠管和乾冰,觀察空腔共鳴時,內部氣流的流動情形,找出塑膠笛頻率振動的原理,和實驗結果互相呼應。

從垂足三角形到垂足多邊形

在偶然的機會中,於學校圖書館中發現了 《 幾何研究 》 一書,看到其中的「垂足三角形」( Pedal triangles)1「令 P 為已知三角形內之任一點,且令PB1,PB2,PB3為作向三邊A2A3,A3A1,A1A2之垂直線,此等垂直線之足,為 △B1B2B3(稱 △B1B2B3 為 △A1A2A3之第一垂足三角形)之諸頂點,該三角形為對「垂足點」 P , △A1A2A3之垂足三角形。第三垂足三角形D1D2D3,與原來三角形A1A2A3相似。」且最後說到有位新加坡的 A . Oppenheim 博士將之推廣為「 n 邊形中第 n 垂足 n 邊形相似於原 n 邊形」。心中產生了一些疑問:四邊形 … … n 邊形的證明? P 點在三角形外,此性質是否仍成立?對於凹 n 邊形及自交 n 邊形,此性質是否仍成立?第三垂足三角形D1D2D3與原三角形A1A2A3的面積比?第 n 垂足 n 邊形與原 n 邊形的面積比?什麼時候面積最大?有沒有其它的性質?於是利用課餘深入加以研究。

酸雨

電視、報紙及各種傳播媒體上,經常可見有關酸雨的報導,有時是國外消息,有時是國內酸雨的最新資訊。這麼一個熟悉的名詞,又切身的問題,激起了我們的興趣,尋找相關資料,期望對酸雨有更進一步的瞭解,並嘗試設計一些簡單的實驗,以確切了解酸雨的形成及為害情形。 一般以 pH 值,來顯示酸鹼度, pH 值愈小,代表酸性愈強, pH 值為 7 代表中性。通常雨水裡都溶有大氣中的二氧化碳,雨水和大氣保持平衡時, pH 值為 5.6 ,如果 pH 值在 5.6 以下,我們就稱為酸雨。 由於技術問題,我們所做的一切研究只限於溼性降雨,不包括以顆粒狀物質下降的乾性沈降。

化整為零

在二年級時,老師曾在黑板上出了一道題目… … {A = 12□ 22□ 32□... □ 20032□ 20042□ 20052? 0 ,□ 內任意填入+ 或-,則求A的最小非負整數值為何? },但由於 2004 個□中,光是正負符號的填入方式就共有 22004 種,所以第一步我們決定先找出連續正整數之n次方值間的加減符號規律 ( n?Ν),使進行加減法運算後所得之結果為零 。藉此可縮小所應討論的範圍。 [其加減符號規律如下] n=1 時 ,11 - 21 =-1, -31 + 41= 1 ? 11 - 21 -31 + 41= 0 由上式我們發現兩數一組,兩組相消 n=2 時 ,12 - 22 -32 + 42 - 4,-52+ 62 +72- 82 - -4 ? 12 - 22 -32 + 42 -52+ 62 +72- 82 - 0 由上式我們發現四數一組,兩組相消 … 接著我們針對題目 … … {A = 12 □ 22 □ 32 □... □(T2 - 2)2 □(T2 - 1)2 □T22? 0 ,□ 內任意填入+ 或-,則求A的最小非負整數值為何? } 去探討後發現觀念甲:當T2被4 除後餘1 或2 時,A 的最小值不可能為0【參閱附件二】,於是我們分類型去探討,發現在八種情況之下,其所對應之最小A 值非1 即0? 最後,我們再進一步將原題目推廣至 … … {A = 13 □ 23 □ 33 □... □(T3 - 2)3 □(T3 - 1)3 □T33? 0 ,□ 內任意填入+ 或-,則求A的最小非負整數值為何? } 值得一提的是 ─ 事實上,我們不只可以知道其A 的最小非負整數值為何,甚至於可以找出一組其加減運算過程中□內的+、-符號的排列順序。

蒸氣分子與香氣分子的邂逅

香草之所以受到大家喜愛,主要是此類植物因具有芬芳氣味之故。而水蒸氣蒸餾法是精油萃取最常用的方法,因此為了解精油在何種條件下,可以有效的萃取出精油,並將油水分離完全。因此,選擇自然課授課內容的蒸餾法為主題,將植物的精油萃取出來。本實驗以香茅草葉、迷迭香葉及薰衣草花為實驗材料。以水蒸氣蒸餾器萃取精油及精露。多次實驗結果發現(1)精油必須在特定蒸氣壓及冷凝溫度條件下才能餾出來。(2)不同的冷凝溫度及蒸氣壓條件會影響精油的萃取量和品質。(3)香氣分子被蒸氣分子餾出後,必須急速冷卻,冷卻溫度越低萃取量越多,品質也較好。(4)熱源火力越大則蒸氣壓越大,精油及精露萃取量就愈多,火力過大精油品質反而不佳。(5)不同的植物,精油的含量亦不同,但精露萃取量只與火力大小有關。相同的火力下,精露的萃取量接近(6)由實驗中設計出新型有效的油水分離器,可以輕易的同時分離不同比重的精油。

海蝕岩面面觀

在古崗至舊金城沿海砂灘上的高地,我們發現地表巨大的岩體蝕刻許多奇形怪狀的波狀凹穴的遺跡,今日已上升到高潮線上方至少有六公尺高,形成今海浪再也打不到的地方。藉由點線面的觀測,找到三處已上升的海蝕凹洞遺跡,來作為地殼垂直運動的證據,讓我們粗略了解岩體剖面所紀錄的地質事件,如果我們仔細觀察,可從地層透露的訊息,得知在漫長的地質年代中,地殼曾發生過的變動,也感受到板塊在運動的時候,地震所產生的震撼力是不可忽視的。我們應珍惜目前所擁有的一切資源。