全國中小學科展

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國中組

探討消失幻覺秀、動手列印隱形衣

本實驗主要闡明了三件事,1.如何去尋找在光學戲法上,其隱形區位置所在,並擺脫公式,從國中生就能懂得光學知識,來進行推論。2.解決仿照TheRochesterCloak不如預期的問題。3.捨棄TheRochesterCloak的作法,用我們自己的方法,打造一座隱形魚缸。 在1.這點上,當我們用平行於主軸的視線,平視透鏡時,物體若在接近焦點旁,其所成的像,會有部分落於,視野上的視覺不可見區域,以此為隱形理論基礎,透過不同透鏡組合及從視角、焦距、透視比例等方法,來達到使參考目標物所呈現的像,與原物為1:1比例且為正立,進而出現真正隱形效果。 最後,利用所有的推論和數據,我們使用自己的推算方式,來利用3D印表機,打造一台讓魚消失的隱形魚缸裝置。

Urgency! Urgency! 水深火熱中

本研究主要探討如何設計出兼具滯洪、警戒、隔熱、生態功能的綠色屋頂裝置設計。 首先,針對氣候變化進行探討,發現台灣目前降雨量逐年增加的情況並不明顯,但降雨有集中在一個月的2-3天的現象,大量集中的降雨宣洩不及甚至回堵,使得原不會淹水的地區亦發生洪患,而氣溫變化部分也有越來越常出現高溫日的現象。 其次,就滯洪需求部份以高度500mm加上風吹不傾倒設計儲水容器,並利用超音波感測水位高度發出警戒訊息,並進行蓄洪排洪程式設計。接著,就綠屋頂部分最佳栽培條件為粒徑4-8mm之發泡煉石、提供氣霧維持濕度95%之供水方式種植高度60-75公分植栽。 最後,將研究獲得的各種資訊整合設計後製作出綠色屋頂裝置。

衝出「風」鎖線 遠離「蕉」慮-探討香蕉葉裂開的原因及演化意義

香蕉葉葉大且裂多,欲探討裂因及裂開對植株的影響,透過長期追蹤觀察發現:破裂是外力和葉結構作用的結果,生長過程中,葉面積增加,造成葉面上有大波浪區塊,葉脈與中肋夾角大且向外擴張,加上空腔結構,當風、雨施加外力時,各區受力不均,於區塊交接處造成破裂,再者由於葉柄因纖維老化與重力拉扯,導致逐漸下垂,故老、中、新葉破裂情形不盡相同。而葉子一旦破裂,水分散失使葉子重量減輕、面積變小、擺幅變大,越破越多。許多熱帶樹種,以大葉行光合作用並散熱,但葉大易使植株被吹倒,很多種類都具有複葉型態,而香蕉葉以裂開減少風阻,研究發現裂開不影響光合與蒸散作用,裂開處有單寧可防蟲害,因此香蕉葉裂開的型態有助於適應熱帶生存。

晶生有道(續)

在第三十四屆全國科展中,蒙幾位教授的細心指導與鼓勵,使我們在國中階段利用課餘時間,針對以前的結果,經驗繼續研究。

淡水河水患與河床沖淤作用的探討

我們將前年研究淡水河沉積與沖刷作用所得結果簡略說明如下:(一)平水期:(1)河水因潮汐影響(感潮帶)退水過程沉積速率大於漲水過程。(2)在河流交會處(大漢溪與新店溪、淡水河與基隆河),沉積速率遠大於沖刷侵蝕的速率。(二)豐水期:(1)淡水河河道較窄處(如台北橋、關渡橋附近),沖刷速率約略等於沉積速率。(2)在河流交會處沉積速率大於沖刷的速率。(三)平水期河道的沉積物,主要來自都市廢水中的懸浮物質、有機物質及少量泥沙。豐水期沉積物質來源大部份是河水由上游搬運而下的泥沙。(四)感潮帶漲退的鹹水、淡水交界區在中興橋與台北橋之間。河水感潮最上游:新店溪在秀朗橋附近,大漢溪在浮洲橋附近,基隆河在汐止的社后橋附近。

一個競賽題目的聯想~二項式係數整除性的研究

我們這份研究主要是看到了IMO 預選題題冊裡面的一題「當都不被2 整除時,求n 的條件?」後,決定要做更進一步、更大範圍的研究,我們把2 換成其他質數或其他質數冪次方等,試著找出在符合所設條件時的n 及質數a 的關係。 這個研究分為兩部分: 一、探討二項式中某一單項,若不被(或被)正整數a 整除時,n、r 與a 的關係。 二、探討二項式係數都不被正整數a的倍數整除時,n 與r的關係。 ◎ 第一部份,我們用了餘數的關係與不同的進位制去導出n、r 與a 的關係。 在此部份所得到的結果分成兩部分: (1)當a 只含一個質因數時,可求出n、r 與a 的關係。 (2)當a 含有兩個以上的質因數時,則要同時滿足a 的所有質因數的條件。 ◎ 第二部份,我們用了兩種方法去證明我們的結果。 一個是用解原題所引申的方法去證的。另一個是利用第一部份中所得到的結果去配合證明的。 在此部份所得到的結果分成二種: (1) a 只含一個質因數時,可求出n、a 的關係之充要條件。 (2) a 含有兩個以上的質因數,雖然我們不能有n、a 的關係之充要條件,但卻可求出n 的充分條件與例外的範圍。 接下來,再探討n 項式係數時,運用了前面兩部分研究的結論。但由於n 項式係數中受到了許多限制,我們只研究出了當a 為質數時的條件。 而未來,我們除了希望能有更簡易的方法來表示a 為合數時的條件,也希望能夠在n 項式係數的研究中,能夠有更多的發揮。

真的是23.5度嗎?-以天文及氣象資料探討固定型太陽能板最佳架設傾斜角

本科展作品,藉由理論計算、模擬實驗與實際系統量測交互比較驗證,依據太陽運行軌跡與氣候資料,逐步探討固定型太陽能板最佳架設角度。我們依序進行10個實驗,最後成功驗證一套能依據太陽能板所在緯度、方位與全日空日照量來決定出固定型太陽能板最佳架設傾斜角的方法。並據此實驗成果,進一步成功研製一固定型太陽能板架設角度標示儀,能協助業者與DIY者輕易架設正確固定型太陽能板架設最佳角度。

揭開方舞數的面紗

已知n為偶數,若能夠將 1、2、3、…、n 兩個兩個配對,使得每一對的數字和都是完全平方數,那麼這個偶數n就叫做方舞數。例如:8、14、16 就是方舞數。 本研究是參考「台北縣97學年度國民中小學科學展覽」,優等獎作品「平方之舞-方舞數的研究」,進行探討與研究,並提出新的方法與結論。 我們得到了不同的結論,也就是除了 2、4、6、10、12、20、22 這7個偶數外,其餘的偶數都是方舞數,此外,也找到了方舞數有系統的配對方法。

峰迴路轉

主要探討凸四邊形中,是否能找出與每一邊都平行且與每一邊都有一個交點的一條封閉路徑及其具體尋找的方法,其重點擺在如何尋找此封閉路徑一開始的起始點及尋找封閉路徑。

魚兒避險行為應用在監測水質毒性上之研究~ 以小斑馬魚和小朱文錦魚為例

在水質污染日益嚴重的今天,無論是民生用水或農漁業用水,水質毒性的監測與建立預警機制是很需要的。本實驗內容分兩部分:第一部分是以小斑馬魚和小朱文錦魚作為試驗魚種,利用其避險行為習性,建立一般活動與水質遭受毒性污染之警示指標值(WI值)。第二部分是應用建立的WI值,對本市下水道排放水做檢測,了解水質受毒性污染情況。 初步檢測得知,以小斑馬魚和小朱文錦魚作為試驗魚種,其一般活動之WI值,依序為0.36及0.28;另應用於檢測本市下水道排放水之WI值依序為0.97及0.93,顯已超出一般活動警示指標值0.36及0.28甚多;由此推論本市下水道排放水,已遭受嚴重毒性污染,值得有關單位重視並以此之研究結果,作為如何改進下水道水質之參考。