全國中小學科展

國中組

水土比一比

因為桃園區會稽里轄內靠近虎頭山具有2條土石流潛勢溪流,透過實地考察與資料收集,瞭解桃園區土石流潛勢溪流之成因。模擬「降雨時於表土土壤石礫空隙下產生之水流」觀測土壤含水量與水流侵蝕土石量之關係,與模擬「發生部表土狀態」,觀測土壤含水量與發生部坡度之關係。實驗結果發現,當土壤含水量越達飽和時,此時土壤黏性越高較不易因水流而沖刷,發生部崩塌坡度也大,較不易崩落與滑動。但土壤含水量一超過飽和,黏滯性下降,大量崩塌滑落的發生部坡度快速下降,表示此時的土石因泥水下滑力容易滑動且造成土石流。

隕石撞月球-探討月球構造

經過一次天文研習營,我們對月球產生很大的興趣,進而展開一連串研究月球的過程。首先,我們利用天文望遠鏡和相機拍下月球表面圖,算出隕石坑的直徑深度比。接著模擬各種隕石撞擊月面的情形,包括不同的沙子大小,隕石大小,入射角度,入射速率及地下層結構,並量出模擬隕石坑的直徑深度比。最後將月球表面圖上所選取的隕石坑的直徑深度比和模擬撞擊實驗的比值比做比較,找出較吻合的情況,來研究月球的結構。根據比較的結果我們推測月球以前內部可能有類似地球軟流圈的構造,也可能是有些空洞,或都是硬的岩石。模擬撞擊是輔助我們了解月球結構的方法,但受限於月球的歷史很長,無法推斷隕石撞擊的時間及隕石坑的風化速率,因此誤差在所難免。

風力罩得住酷旋發電機

本研究共設計十二個實驗,探討垂直型風力發電機如何將各方吹來的風充分利用,首先設計能減少風力扇葉轉軸轉動摩擦力的軸承,接著製作導流罩以收集所有吹進來的風並提高 磁動生電的轉換效率。我們製作的風力發電機將來自四面八方的自然風有效利用,具積少成 多的集風特性,輸出電壓可達30V以上,並能針對鋰電池充電,發揮以時間換取空間的特殊 功能,且因為體積小,非常適合於臺灣地狹人稠而且風力不強的環境。我們將自製的發電機實際應用在學校走廊、樓梯間以及樓頂進行發電,可以提供夜間照明,達到自給自足的綠色能源目標。

光之黑影吸引力—具牛頓光環的LED集魚燈

本研究利用折射與凸透鏡原理,以電腦繪製牛頓環透鏡所需之尺寸,訂做Lens I及Lens II兩組透鏡,整合LED光源,完成具牛頓光環的LED集魚燈具。其中Lens I由內而外為暗環、亮環、暗環、亮環之光型;Lens II則反之。本實驗目的是:為瞭解魚群對水下光線的行為模式,故設計三種實驗(光線明度、特殊光型、顏色敏感度),以觀察魚類在水下對光型的反應行為與習性,繼而提出以特殊光型設計LED集魚燈以取代傳統燈具之建議,以達到節能減碳之目的。本研究發現,當魚群習慣環境中同一強度的光刺激後,便會逐漸的離開強光區,並在明、暗交界處逗留及徘徊,因此,可藉由具牛頓光環之LED集魚燈具,在海下營造出明、暗相間之光型,實現光之黑影吸引力,取代傳統高耗能的集魚燈。

嘩啦啦與淅瀝瀝~水柱變水滴的探討

因在走廊上躲雨時產生了疑問,而展開這次水柱變水滴研究,首先我們製作一個可以提供不同水柱流速及不同直徑水柱的水箱,此水箱在進行水柱流動時,它的水面可以維持在同一個高度,利用照相機拍下落下水柱的照片,我們觀察到落下的水柱會有三段不同的變化,分別是穩定水柱、擾動水柱及水滴。我們發現,水柱初速越快穩定水柱越長、水柱直徑越大及表面張力越小,都會使擾動水柱越長,而水滴大小存在一定的極限值。

瞭若指掌—指紋與掌紋之遺傳研究

本研究以調查法為起點,輔以遺傳學法則,研究指紋型式中的「箕紋」與「螺紋」、掌紋型式中的「正常掌紋」與「斷掌掌紋」是否具遺傳性,並進一步探討其性狀間是否具有「顯性」與「隱性」的區別。 結果顯示,指紋型式「箕紋」與「螺紋」具遺傳性,且十支手指頭為各別遺傳,其中「箕紋」屬顯性性狀,「螺紋」屬隱性性狀,以哈帝、溫柏法則(Hardy-weinberg’s principle)可得箕紋與螺紋遺傳因子之取得是隨機的,比例趨於1:1,表現型箕紋與螺紋比例趨近3:1;掌紋型式中的斷掌掌紋具有遺傳性,推論「正常掌紋」與「斷掌掌紋」之間的關係應屬多基因遺傳,擁有斷掌掌紋的親代,其斷掌掌紋基因容易遺傳給子代,當子代拿到愈多的斷掌基因者,其表現的出的斷掌性狀也愈多或愈明顯。

平行周邊形

本研究是探討如何在座標平面上,利用直線方程式,尋求多邊形之內部封閉迴路,其迴路之線段都要平行周圍的邊,並探討其幾何性質。 我們先從三角形邊上著手,利用相似形性質推論相關結果,然後推廣至梯形,最後利用直線方程式推導任意四邊形(兩兩邊互不平行)之封閉迴路存在性與其斜率的關係。

圖形中的奧妙─特徵矩形論

我最近和同學在玩益智遊戲時,突然發現棋盤上的格子,四個角落部是同色的,而在生活上我們經常也可以看到不同顏色的小正方形磁磚中有許多這種四個角落同色的大正方形。這樣的發現引起了我的好奇,因此展開我的研究之旅…。

幾何證明的作圖

在學幾何證明時,發現許多繁複的圖形包含不少有趣的元素,而且那種了解性質、關鍵、層遞推論的解題方式引起了我們很大的興趣。\r 在偶然機會中,我們欣賞到第24屆科展的作品,恰好當時正在學習多解篇,所以對它的圖形和解法激起許多新的想法。「可不可能有新的解法?」「其中是否含有規律?」\r 於是,我們便著手思考,以期能以更簡單的解法,更多元的應用,將我們的想法呈獻大家。

大漢溪流域-福山巖地區 台灣本土蝦類-多齒新米蝦(Neocaridina dentculata)的族群調查研究報告

多齒新米蝦(Neocaridina denticulata) (林春吉,2007)是臺灣溪流中常見的物種,在淡水生態系中擔任重要的能量傳遞者,並在水族業中具重要經濟價值(陳妙嫻,2006);本次實驗嘗試利用 樣區法-即 樣區採樣法 與 標幟放回法-即 捉放法 兩種方法,進行 大漢溪流域中游-福山巌地區灌溉渠道中 多齒新米蝦 的族群調查,實驗發現 二十米灌溉渠道中,穩定生存族群大小為220到224隻;繁殖期甚至高達360隻。 順勢調查到 日本沼蝦(Macrobrachium nipponense)、衛氏米蝦(Caridina weberi)與 極樂吻蝦虎(Rhinogobius giurinus) (林春吉,2007) 的族群,初步發現四族群間可能存在複雜的食物網關係;順道比較 降海產卵 與 非降海產卵蝦類 卵的差異;同地點不同時間,該區灌溉渠道中的 蝦類 族群大小 受到非常鉅大 的人為干擾與影響! 多次發現不同米蝦 與 馬藻(Potamogeton crispus) (林春吉,2009) 生態密切依存的共生現象。