全國中小學科展

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國中組

「濃」、「卷」、「鋒」-雲與天氣變化之探討

我們對埔里的雲況做了三年的觀察,並嘗試利用各種分析方法來探討雲與天氣變化之關係。研究成果略述如下:(1).在卷雲與總雲量變化方面:我們發現了AL-4和AL-Ccon二個法則,可以用來預測總雲量的劇烈改變。(2).在卷雲與下雨預測方面:我們發現若雲況符合AL-FC法則,則8小時之內一定會下雨;若再搭配CAPE、風切、濕度等條件,更可以用來預測主降雨區的雨量大小。(3).在冷鋒方面:我們發現台灣低壓-冷鋒系統形成前3天,都會出現大量的層狀高積雲,而且上方大氣都會有很強的逆溫層或穩定層(通常會持續到鋒面形成當天);至於來自大陸的冷鋒當中,我們發現有三種類型是可以用雲況來確定鋒面是否即將到來。

花鐘「光」陰

我們以野外常見的翠蘆莉為研究對象,觀察翠蘆莉的開花時間與光週期之關係,若我們改變時差或光週期則對生物時鐘的規律會有某種程度的干擾,時差三小時會對植株造成開花時間提早的影響,且恆亮或恆暗環境中,原本規律的開花週期明顯被瓦解,恆暗環境會抑制花芽發育及開花律動。我們進一步發現藍光是啟動開花的重要波長,而紅光則和維持開花時間的長度相關,本實驗得知翠蘆莉的生物時鐘會受到外在環境光週期的改變而重新建立,控制開花的律動,加速或延遲開花時間,未來也可應用於促進花卉經濟作物的收成。

雷電膠加

導電接著劑是半體中重要材料之一,本作品導電接著劑是半體中重要材料之一,本作品導電接著劑是半體中重要材料之一,本作品以樹脂接著劑添加金屬粉末,製成導電以樹脂接著劑添加金屬粉末,製成導電以樹脂接著劑添加金屬粉末,製成導電著劑,並改變不同因研究得到以下結論著劑,並改變不同因研究得到以下結論著劑,並改變不同因研究得到以下結論著劑,並改變不同因研究得到以下結論著劑,並改變不同因研究得到以下結論:鬆散堆積的金屬粉末或絕緣體接著劑樹脂鬆散堆積的金屬粉末或絕緣體接著劑樹脂鬆散堆積的金屬粉末或絕緣體接著劑樹脂鬆散堆積的金屬粉末或絕緣體接著劑樹脂鬆散堆積的金屬粉末或絕緣體接著劑樹脂鬆散堆積的金屬粉末或絕緣體接著劑樹脂不導電;摻混金屬粉末的導電接著劑固化後才可能形成導電體;接著劑配方隨添加粉末種類不同,固化後才可能形成導電體;接著劑配方隨添加粉末種類不同,固化後才可能形成導電體;接著劑配方隨添加粉末種類不同,固化後才可能形成導電體;接著劑配方隨添加粉末種類不同,導電效果也不同,以摻混銀粉產生的較佳、鏽鋼最差;導電接著劑摻混銀粉時,添加量愈多導電效果愈好;接著劑加入少許溶後,熱固化過程因揮發,可使配方體積收縮,提升銀粉緊密接觸促使導電性增加;配方中添產生的熱效果,與導電性有正向關係但是亦可發現其中差異之處。

另壺沖 酵OUT茶毒

研究利用酵素、茶葉、基質和呈色劑產生呈色反應,觀察酵素的活性受農藥影響的程度判斷茶葉和茶水農藥殘毒多寡。 經過兩次改良,設計了易攜帶、低成本的木製比色儀器,用不同濃度硫酸銅水溶液確認自製儀器測出電阻數值和水溶液濃度有正相關,用呈色反應的黃色溶液測試自製儀器宜搭配紫色LED光源,用Tinkercad軟體繪製3D設計圖,並3D列印出儀器成品,可量產供大眾居家使用。 利用分光光度計測量茶葉吸光值農藥殘毒抑制率,發現與自製儀器電阻抑制率接近,自製儀器檢測茶葉、茶包、茶水農藥殘留抑制率,也探討泡茶溫度和時間對農藥殘毒抑制率的影響,實驗證實,將洗茶水溫80°C、時間20至30秒洗茶的第一泡茶水倒掉,可去除原茶葉中96%以上的農藥殘毒。

卡特三明治

我們利用公式解來求出通過任意點的直線L,使其將三角形分割成任意要求的比例,我們將任意比例設為K:S,其中K為較小的部份,S為較大的部份。我們在計算過程中,將三角形的其中一銳角放置在O點,以X軸為邊,則三角形將會有三種情況,分別為:銳角三角形、直角三角形、鈍角三角形,我們將各個三角形再分為三種情況。我們將任意點設為 P,座標設為(u,v),設直線 L 通過 x 軸的點為 Q,且 Q 要在 O 點與 A 點之間。通過三角形的左邊的點設為 R,通過右邊的點設為 T,且 R點要在 B 點與 O 點間,T 點要在 B 點與 A 點之間。則我們可以求出過任意點將任意三角形分割成任意比例的直線方程式公式。

打電話--尋找最佳解

有55位同學,每人各得知一則與他人相異訊息。假設通話時,雙方皆能在同一分鐘內把自己所擁有的訊息傳達給對方,並得知對方所擁有的訊息,同一分鐘內,不限定通話的組數,但需兩兩通話,且通話的人不能重複,則至少需要幾分鐘才能使每個人都知道全部的訊息? 我們想要知道上述問題的答案,並推廣問題,所以將55人改成n個人,看能否說明如何配對可以得到最少的分鐘數。

淺「彈」虎克-自製拉力計對虎克定律的研究

在上一屆(第53屆)學長學姊的科展中,我們曾經實際參與實驗操作過程,覺得彈簧垂直吊掛砝碼的測量方式,可能會在掛鉤部分會造成誤差,所以我們參考市面上販售的水平式測量拉力計,雖然覺得可符合實驗需求,但唯一缺點是價格太昂貴,於是我們決定自行製作拉力計。在鄰居磅秤行老闆的協助下,設計出經濟又實用的拉力計,並展開實驗。經過一整個暑假的實驗後,我們針對彈簧在彈性限度內研究,發現彈簧的新舊程度確實會影響其k值,進而可能影響到測量功能,對每一條彈簧測量功能的影響而言,則會因每次實驗而不同,且k值整體上有漸漸下降的趨勢。彈簧第一次使用(全新)時,k值會特別大,但經過多次測量後,就會接近虎克定律中所謂的穩定k值,即在彈性限度內,拉力與伸長量成正比。

空穴來風-無扇葉風扇之風向、風速與曲率改變之探究-

本研究探究市售之無扇葉風扇標榜相較於有扇葉風扇的風速更大且更穩定,但研究結果發現並無廣告效果。研究發現無扇葉風扇距離出風口越近並無呈現風速越大之規則,而是有位置上的差別。研究群提出Y型理論來進行解釋,意即在無扇葉風扇前方風從底下馬達吹出時,下、中兩個位置的風壓低且都吹向中間吹,但到了上的位置風壓集中在這裡,左上,右上都有強烈的氣流,但到中上時兩道氣流對撞反而使風變小了。最後,研究群試圖改變無扇葉風扇的曲率,探究其出風速的大小比較,其結果顯示6*6(出風口高度為1.2cm)的曲率設計可找到最大風速,且最大風速的出現點在0基準點上方,推測可能是出風口瞬間造成氣壓降低,使得周圍的空氣流入補充所導致。

姬胡麻斑捲葉象鼻蟲-探討育幼巢室建造的策略與後代成長間關係

本研究在探討姬胡麻斑捲葉象鼻蟲建造巢室的方式與後代成長間的關係。結果一認識象鼻蟲與食物:象鼻蟲體型是雌大雄小,平均體長在0.63±0.023cm~0.475±0.023cm,以朴樹的葉片為食物。結果二做巢室的策略:會找尋葉長5.25±0.88cm做巢室,並在葉面上進行切割作記號、葉背中肋戳洞,使葉柄與中肋的角度從141.85°±9.96°降到78.3゚±3.91°,葉片因此軟化,足部以2.3×10-3±4.7×10-4N對葉片施力,平均花費44.88±4.55min建造一個2.00± 0.45cm大小的巢室。結果三巢室對後代的重要性:卵的大小0.779±0.159mm,相對濕度在79%~99%間都能順利孵化。幼蟲待在0.33±0.13 mm狹小巢室內啃食4320.78±2286.48 mm2葉片面積。以10.4±0.33min完成化蛹進入蛹期。經過一連串研究證實,象鼻蟲建造巢室是有利於後代順利成長。

多方塊組成之深入探討與研究

在本研究中,我們探討n個小方塊可組成多少種一排至三排的多方塊。多方塊是一些將數個單位正方形以邊相連接而成的幾何形狀。而其中一項至今還未有人提出通式之性質、同時也為最重要的多方塊之數目,卻少人深入研究,或是以錯誤的方法求之。基於此原因,我們想探討和前人方法不同的多方塊組成求法:先由單排多方塊開始探討組合,再由組合公式、歸納法、賦值法、填補法、費氏數列等基本數學概念推導2、3排的多方塊組合。研究結果顯示多方塊組成確實可用組合及費氏數列表示,並由此方法探尋出每一排方塊的通式。我們希望不單只是探尋出通式、一般化多方塊組合數目,並由此更深入探討離散數學之概念。另外透過探討過程中,深入了解一些組合恆等式。