全國中小學科展

國中組

大力士挖糞圖強-探討糞金龜推糞行為之模式

本研究主要以台灣較為常見的推糞金龜(Paragymnopleurus ambiguus)作為研究的對象。結果得知初完成的糞球為一個不完整的球體模樣,而且是類似一個外角30∘,內角150∘的正12邊形,經過推行滾動才逐漸形成一個像圓形的糞球。雄糞金龜體型雖然比雌糞金龜短小,但後腳較長,可以舉起比自己重22.8倍的糞球,甚至比自己重122倍重的糞塊,計算體長與後腳長間的異速生長程度,發現異速生長指數為0.2623、 r=0.4249>0為正相關直線,所以推測,後腳較長的雄糞金龜有能力可以推動較重或較大的糞球。另外不管在平坦地面或者要跨越障礙推動糞球,走越遠,所作的功越大,糞球越重、要舉起糞球,所需的能量與施的力也就必須越大,最後才能將糞球推到沒有干擾的自己居住的巢穴中。

淨菱碳排の蚵學研究

在本研究中,採用煅燒後牡蠣殼(氧化鈣)作為新循環材料用以取代傳統高碳排水泥材料達到減碳的效果,同時利用生物炭具高穩定性且不易分解的特性添加至牡蠣殼水泥中達到固碳之目的;而牡蠣殼水泥與菱殼炭之間存在無機物-有機物的材料鍵結問題,透過日常生活中常見的食品添加劑作為黏著劑的實驗研究。實驗結果顯示,攪拌時間50分鐘、氧化鈣與水為1 比2 是最佳製備參數;3wt%玉米澱粉作為黏著劑具有最佳的成品耐受壓力(5.33 公斤)與透水性(1.05秒)。 本研究實驗成功找出牡蠣殼水泥製備參數與透過無毒性食品添加劑作為材料黏著劑來達到以「分子料理」的概念結合食品科學走向「友善環境」的生產兼具減碳及固碳的效果,實現全球「2050淨零碳排」之目標!

黑白配-從一道澳洲AMC試題談起

本研究深入探究了一道澳洲AMC題目:在n×n正方形方格中放置黑鼠與白鼠,使得每一隻老鼠周遭都有黑鼠也有白鼠,而且黑鼠數量最少。本研究探討了幾種不同策略,發現隨著正方形大小的差異,適用於不同的策略。

接二連三–continuing number之探討

本研究旨在探討一個正整數的連續數字和表示法與該數的因數有關,在研究過程中,我們先針對最基本的問題:給定一個正整數p,如何分解成d=1及d=2的連續等差數字和,利用等差級數公式中奇偶性的關係導出結論,並以代數推導出快速尋找所有分解方法數;接著將其推廣到任意公差d,假設p=m+(m=d)+(m+2d)+(m+3d)+...+n且m、n、p∈N 可得:2dp=(n+m)•(n-m+d),令{a1=n+m, a2=n-m+d,則2dp=a1•a2且{n=(a1+a2-d)/2∈N>1 m=(a1-a2+d)/2∈N

本研究在探討咖啡外溢的原因,並試圖找出不讓咖啡外溢的理想杯子。 研究結果發現液體外溢取決於液面上升的高低與杯口的距離,而上升的高低又與瞬間加速、容器口徑和液面水位高低有關;液面升降的變化過程,則與產生初波後的來回衝撞有關。 研究結果發現設計一個可以簡易拆裝的杯壁阻隔板,能有效減少杯中液體的外溢現象。

算數「蓋」厲害-蓋斑鬥魚的數感與攝食偏好

為了探討蓋斑鬥魚的攝食偏好以及數感,實驗設計採視覺主導的攝食行為,將餌食放入二選一的實驗箱,讓蓋斑鬥魚做出攝食選擇。我們透過不同種類及大小的餌食來確認蓋斑鬥魚的攝食偏好;再以不同數量的餌食來驗證其數感,並記錄反應時間以確認其算數能力。結果發現,比起飼料,蓋斑鬥魚偏好選擇吃紅蟲;也偏愛較大顆及數量多的餌食。另外,對於5以內的餌食具有數感,感數能力則會隨著兩側餌食數量的比值接近1而下降;當比值在0.75(3v.s.4及4v.s.5)以上,反應時間明顯增加,顯示蓋斑鬥魚具有算數能力。最後,不同性別部分,公魚對於紅蟲的偏好高於母魚,其他變項則沒有明顯差異。體型部分,大於8cm的蓋斑鬥魚算數能力明顯優於小於8cm的蓋斑鬥魚。

驚嘆尤拉線群遇到60°與120°

本研究探討在平面上以一定點P切割△,尋找使三子△尤拉線共點之P點。這種點有無限多但有一定排列,我們用代數法求出P點軌跡方程式,且發現非正△中能使尤拉線群共點的P點軌跡分成三部分:1.封閉曲線2.外接圓3.開放曲線。另外發現共點Q軌跡在原△尤拉線上,分成三種:1.整條直線2.直線上下兩部分3.直線上中下三部分。進一步,若原△有一內角為60°或120°,則開放曲線變直線,封閉曲線變圓,且此圓的半徑恰好等於外接圓半徑。尋找使三子△尤拉線平行的切割點「I」,發現非正△都有1個I,且等腰△的I點可用尺規作圖畫出,正△中則有無限多I點呈擺線狀。最後用等腰△來探討P、Q競逐關係及速率的相對變化,非常有趣。

凸n 邊形等面積線段數量之分布探索

一、利用ΔABC 周界上一動點P ,作出等面積線段PQ,利用GSP 觀察PQ在ΔABC 內移動的軌跡,發現其軌跡形成曲線形狀。二、將ΔABC 座標化,我們利用等面積條件求出等面積線移動所形成的曲線,是PQ中點所構造出的曲線段(雙曲線之一部分),且共有3 條曲線段,形成內文所謂的「包絡區」。1.當P 點在包絡區內,則有3 條等面積線段。2.當P 點在包絡區周界上,則有2 條等面積線段。3.當P 點在包絡區外,則有1 條等面積線段。三、以三角形的研究當基礎,擴展到凸n 邊形,我們發現:等面積線段數量之分布,仍然與包絡區息息相關,且1.凸2m+1邊形最多有2m+1條等面積線段。2.凸2m邊形,必發生內文所謂的「換軌」。因此,最多只有2m-1條等面積線段。3.包絡曲線鎖分割出的區域,於相同區域其等面積線段數量相同,且相鄰兩區域數量差兩條。四、若凸n邊形有k個「換軌點」,則此n邊形過定點等面積線段至多有n-k條。

「潔」我所能,「淨」你所想!—探討不同清潔方式之抗菌效果及其相關研究

肺炎疫情肆虐全球,學校因應疫情進行各項清潔工作,於是我們想研究哪種清潔方式的效果最好。本實驗以ImageJ作為影像分析軟體,接著設計洗手方式、清潔劑種類、洗手乳質量、洗手液濃度及其放置多天後實驗,最後將常見清潔液用於環境上等六個變因來探討抗菌效果。研究結果顯示洗手方式為「濕、搓、沖、捧、擦」,其中乙方式無特別限制「搓」的動作,有較佳抗菌效果;以酒精洗手抗菌效果為佳;洗手乳質量以1.8公克為佳;純洗手乳為最佳清潔濃度;放置25天後以D組濃度(洗手乳:水=1:2)的抗菌效果為佳;在環境清潔實驗上,不論清潔液種類皆具有抗菌效果,其中以酒精為最佳。

廢粉筆的環保變身秀

廢粉筆,不再是一般非資源垃圾了!我們以教室的廢粉筆為設計中心,獨創出多種實驗方法及設計裝置,也可做出許多綠色化學實驗的具體成果。 硫酸鈣成份的廢粉筆,可簡易再生或與陶土混合製成多種工藝品、分子模型球;碳酸鈣成份的廢粉筆,在短粉筆上畫電解通道可快速節能的比較出1滴電解液的綠色化學實驗。 我們自製的多孔性粉筆陶珠及連續吸附裝置,利用其多孔性及電燒後分解的成份,可中和酸性、吸附廢氣及吸附水中有害的重金屬離子物質。最後,我們還將吸附重金屬離子的粉筆陶珠,回浸到酸液中溶出重金屬離子,由可定量的一滴電解反應檢測,其在負極可析出金屬銅證明多孔性粉筆陶珠具有水質預防性把關及水中環境監控記錄的功能。