全國中小學科展

國中組

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。

抓住空氣的尾巴-氣墊車

它是一種沒有輪子的運輸設備,以壓縮的空氣作為浮起來與往前推進的動力,能在任何地形行走,包括水面。 研究中得到的結論如下: 一、研究中利用不同材質(鋁箔、紙、保麗龍)的氣墊車找出了更適合做氣墊車的材質為:鋁箔材質>保麗龍材質>紙材質。 二、研究中發現到速度大小:鋁箔>保麗龍>紙材質,但若沒有車底氣裙時,速度大小:紙材質>鋁箔材質>保麗龍材質。 三、在氣墊車車後置一電風扇向其正向吹風,則船的速率不變;而氣墊車右方或左方置一電風扇向其側向吹風,則船的速率受到側風風速影響使的氣墊車偏離車道速度變慢。 四、最佳效果 — 改良版氣墊車:鋁箔材質、把底盤周圍墊高並加裝車底氣裙。

走揣正港的濁水米_探討不同土壤類別與灌溉用水對水稻生長的影響

土質與水質會影響不同地區稻米的品質。那麼,濁水米跟濁水溪有何關聯呢? 調查三種水稻樣區,分別有八卦山黃土或濁水溪黑土,以及用濁水溪濁水或地下水灌溉。並且比較不同季節的二期與一期稻作,以對應水圳濁度的變化。 結果顯示有黑土或濁水的樣區在植株高度、莖部周長、分蘗數量以及單束水稻稻穀數量等數據比黃土或地下水還要好。濁水灌溉的樣區甚至在水圳混濁期的二期稻作的稻穀數量比清澈期的一期稻作還要多。植株距離出水口越近,各項數據也有較好的趨勢。可見適時補充營養的濁水又比黑土來得重要。 觀察水圳的全年濁度變化,農民取水時機成為能否取得養分的關鍵。因此,黑土濁水加上配合自然循環的田間管理,可以做為認證濁水米的必要條件。

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。

模糊三角洲上消失的密室

本文是應用我們在國中所學的許多幾何知識,先討論並解決:一、模糊角的分角線作圖;二、模糊角內部一點指向模糊角頂點的直線作圖。然後藉著以上兩種基本作圖,設法直接在模糊三角形上作出如一般三角形的內接或內切幾何圖形。而已知條件設定為:儘管每個模糊三角形的模糊程度不一,但是等待完成的密室並未觸及模糊地帶。由以上的說明,我們瞭解到最簡單的作圖法不一定就是有效的解決方法,也就是說,我們的研究內容必須要找出更多的基本作圖法以及更富彈性的密室作圖方法。我們集思廣益想出許多種模糊角的分角線作圖法以及模糊角內部一點指向模糊角頂點的直線作圖法。對於國中數學問題中較為常見的三角形內接(或內切)圖形,我們發現:運用相似密室的「關鍵點作圖法」是一種實作較為簡易的密室作圖法;而以關鍵密室內部為作圖根據地的「關鍵密室作圖法」是一種可以有效迴避模糊地帶的密室作圖法,若延伸以上這些作圖法的觀念並靈活運用,則會成為一種高成功率的密室作圖法。

步步驚心,玻玻驚喜

從國中開始,玻片便是生物實驗中重要的一環。但是,永久玻片的取得不易,製作成本高昂;而且傳統的硬式玻片相當容易損壞,更令人膽顫心驚的是,破裂的玻片碎片相當危險,極有可能危害到學生進行實驗的安全,也讓校方對於玻片的使用戰戰兢兢。因此想製作出,一,低單價―以亮光模型漆代替不但昂貴又不易取得的封片膠;二,可量產―增加顯微鏡技術的效率,與更為廣泛的實用性;三,用軟式的方式封片―期待能大幅降低毀損率,以及提升實驗普遍性。

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。

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。

連弟弟都看得懂的白努利級數及其應用

本研究肇始於作者五年級弟弟因練習奧數求連續整數三次和而發問,引發作者對四次五次和六次求和的興趣,以簡單方式找出解法,並寫程式執行並分析比較,根據運算結果,數度來回優化算式,再依據新式子修改程式,最後終於找到方法,以降冪加上S3(三次和)轉換求S6,速度甚至快於未優化的S4。 此外應用二項式定理加上Telescope Sum以程式找出四次方到一百次方求和式子的所有係數進而求出其冪次和。最後更發展遞迴程式,又快又精確沒有誤差地找出n次和。 本研究還以極為簡單易懂的方法,找到(證明)白努利數及其通式!因發現機械運算太多,故決定以程式證明通式,還因此意外發現白努利數b_k通式!最後用自己早期的式子取代Telescope Sum,並寫出另外三種遞迴求極數程式!

電子神偷~影響驗電瓶中金箔閉合的原因探討

本實驗欲探討影響驗電瓶金箔帶電張開角度隨著時間閉合速度的因素,設計實驗一到實驗八,結合驗電瓶、自製靜電產生器、組裝Arduino LED燈光源與真空幫浦等,每隔兩分鐘拍照並使用電腦程式tracker分析計算帶電金箔角度的閉合情形,記錄之。 實驗證明,濕度、氣體極性、溫度、氣壓(氣體分子密度)、光線有無、光線頻率與亮度均會影響驗電器金箔的閉合速率,且濕度越大、閉合越快;周圍氣體極性越強、閉合越快;溫度越高、閉合越快;氣壓越大,氣體分子密度越高、閉合越快;照射光線頻率越大、閉合越快;照射光線強度越強、閉合越快。