全國中小學科展

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國中組

三角形邊長指數與線性轉換存在與否論證

本次的科展研究,分別探討等腰及任意的銳角三角形、直角三角形、鈍角三角形,其三邊長經過指數轉換: 及線性轉換:√T, T-1, Tn及線性轉換:sT+r後,新三角形存在性的探討,是必然存在亦或是條件式存在,並且利用餘弦定理檢視新三角形的最大內角,進一步判斷為何種三角形。另外,我們讓變數 或 或 分別遞增,發現新三角形的變化會有一定的趨勢。

白色雪衣下的秘密-光的反射、折射與漫射

看見生物體表顏色,認為生物就是那種膚色或是有該色澤的毛髮,青蛙有綠色的皮膚、棕熊有棕色毛髮。北極熊乍看之下是白色的就有白色的皮膚或是白色的毛髮。但實際上毛是透明無色的而資料顯示北極熊皮膚是黑色。與常識有所矛盾。經由玻璃、塑膠片、釣魚線的實驗發現,這是因為光的緣故─光照射於細小物件上時,產生了漫射。讓原來黑色的皮膚被掩蓋,透明的毛髮也無法表現出來,而呈現出白色的北極熊。 實驗過程中,我們製作一個仿北極熊皮毛的模型(黑色底色、透明的毛髮),置於暗箱中做觀察。發現透明的釣魚線,在光照射下呈現白色,同時也掩蓋了釣魚線下方黑色的黏土。證實了北極熊的體色是因為光漫射的緣故,視覺上看起來呈現白色。

〝 拐彎抹角 〞 --- 擦窗車最佳清潔路徑的運算

每到學校打掃時間,我們常看到同學擦不到高處的窗戶或不想擦,因而聯想到從事清潔玻璃的工人,因PM2.5的夢魘未改善,又得搭乘吊車、冒生命危險擦洗大樓窗戶,加上曾在網路上看到自動擦窗車,所以想改善這些問題。我們以資訊課學的Scratch3.0編程、運算擦窗面積及路徑長度,設計三大類擦窗路徑,再以mblock轉換成Python語法、以Excel作數據分析。 研究結果為:「直線來回法」乾淨度最佳;「六角形法」最省水、也省電,節能效果最佳;「雨刷法」最省電,擦窗效能最佳。未來,希望能應用在日常生活中,代替人類進行玻璃清潔的工作,無論高低或大面積的窗戶,都能讓擦窗車在〝拐彎抹角〞時,達到最佳的清潔效能。

寸草不生_植物相生相剋作用之探討

本實驗旨在研究如何利用植物間的相生相剋作用達到防治雜草的目的,並藉由多種假設與實驗,探討在何種處理之下,能夠對於大花咸豐草種子發芽有最佳的抑制效果。主要研究結果顯示為:各種實驗植物中,以烘乾72小時之黑板樹葉片萃取液對大花咸豐草發芽的抑制效果最佳,且當用蒸餾水萃取植物萃取植物之處理方式有利於抑制物質的析出(例如:浸泡較久時間),則對抑制發芽之效果有正面的影響,在野地實驗方面,我們初步發現黑板樹萃取液對於大花咸豐草種子的抑制效果是特別顯著的,且不論是對於大花咸豐草種子發芽或植株生長皆具有負面的影響。往後持續研究的方向,主要著重於在不同環境的野地進行測試,以進一步確定此方法的可行性。

油一好沒兩好──大豆沙拉油使用一次與二次特性探討

最常出現在生活當中的油品是大豆沙拉油,本實驗藉由多種的化學分析方法,探討分析影響油品品質的因素。經實驗後發現,觀察油品密度變化(需以標準品為基準線),可區分油品是否經過化學過濾法處理,若變化度為正斜率,則此油品應經過化學過濾法處理。二次油品(未經過化學過濾處理法),液體密度變化初期最明顯,兩天後變化減緩;層析高度低於空白樣品;紅焰色略增、綠焰色下降;發煙溫度變化不明顯、沸點大幅增加;加熱約30分鐘後酸度開始急遽增加。而經過化學過濾法處理後的二次油品,液體密度變化差異度與時間成正比;層析高度大幅下降;紅、綠兩焰色強度均下降許多;發煙溫度變化不明顯、沸點大幅增加;加熱約30分鐘後酸度開始急遽增加。

消失?!秘密!—探討似直角三角形與中間矩形的關係與規律

本研究從網路風行影片出發,好奇消失的面積和似Rt△邊長有何關係。利用中間矩形的切法進行抽絲剝繭,發現中間矩形的切法影響似Rt△的兩股長和邊長m×n消失方塊的面積。另外,發現許多規律性,並利用邊長簡化推出m×n消失方塊、似Rt△的兩股長,與斜邊斜率差間的關係式為△θ=tan-1(h1m/w1n)-tan-1(h2m/w2n) 其中h1:右上Rt△長,w1: 右上Rt△寬,h2: 左下Rt△長,w2: 左下Rt△寬),右上Rt△的邊長=(h1×m)×(w1×n),左下Rt△的邊長=(h2×m)×(w2×n),似Rt△的邊長=[(h1+h2)m]×[(w1+w2)n]。最後利用軟體繪製出「xy函數圖模式」,並推廣至分割成多塊小似直角三角形並找出一般化規律。

不同建築配置在土壤液化狀況下受震反應之差異比較

沿海地區地質受震後易產生土壤液化,影響建物安全性。本研究以相同土質,模擬土壤液化後並進行震動實驗,期能比較出不同建物配置和基地沉陷量的相關性。 研究結果顯示,未過篩土質因顆粒大小差異,易在震動後造成土壤液化;當建物過重易造成較嚴重沉陷;偏心建築配置,受震後易造成基地不均勻沉陷,且在餘震後易造成更大災害,使建物倒塌;基地面積越大,土壤液化後沉陷會比面積小的輕微,傾斜程度也較小。在相同基地面積下,當地震波方向與基地長邊同向時,較不易沉陷;建物重心過高,地震後易承受較大旋轉力矩而倒塌。 研究結果建議開發基地時應選擇非沿海地區或進行地盤改造,面積大且接近方形基地上配置輕量且重心較低建物。

智慧節能燈座

本組的研究,是想要設計一個走廊用燈座系統,可以依據目前環境亮度的狀態去控制是否能開燈,並且在電燈開關面板上顯示狀態,讓使用者知道目前是否適合開燈,預防白天環境亮度足夠時還開燈的情形發生。此外,也能在可開燈狀態下,選擇減半亮度,讓照明更有效率、更節能省電。本組在燈座上有設計切換開關,可選擇一般模式或是智慧控制模式,讓使用上更有彈性。

簡便型黏貼式的染敏電池

本研究的目的是以日常生活中可取的材料如立可白、鋁箔、銅箔、白板筆、藍莓汁…等進行簡易的組裝具有可撓行的染敏電池。經研究發現,立可白可以取代二氧化鈦膠態溶液、市售的白板筆可以代替藍莓汁,以燃燒蠟燭燻上碳黑於銅片上,加以透明膠模封裝即可以簡便的方式製作出染敏電池。本研究所得之單一cell之發電效益為: 0.519V、3.720mA、1.931mW。以2x2cm大小8 cell四串聯、二並聯所組裝的自製簡易電池其最高發電功率可達14.427mW足以驅動一顆LED燈。此外,利用白板筆與立可白可以任意的創作畫出圖形於護背膠模上,且膠膜同時具有可撓性的功能,使用鋁箔與銅箔可以增加發電效益,並且具有區分正負極的方便性以利串、並聯的使用。

火龍升起-探討火龍捲的特性

本實驗分別以50、70、90度三種偏斜角度的12片導流板圍成一圈做為實驗裝置,若導流板偏斜角度、氣流旋轉半徑、燃燒面積越大或是氣流流入速率變快,火焰高度會越高。火苗以下流入的氣流會促使火焰升高,愈低處的幫助愈大,火苗上方流入的則對火焰產生抑制作用。火龍捲的火焰愈高、甲醇蒸發速率愈大,導致甲醇的液體溫度愈低,此結論和科學人的推測完全相反。導流板偏斜 70 度時,甲醇的蒸發燃燒和氧氣的供應組合會使燃燒效率達到最高,使火焰上方燃燒後甲醇蒸氣殘留量最低。對水的加熱結果說明:火龍捲裝置比起對照組,使火焰較穩定、直立,且燃燒較完全,在有開風扇的情況下,也不易被風吹斜,因此能有效加熱,其中尤其是 90 度的表現最好。