全國中小學科展

國中組

歷歷在目-深入探討負片後像與相關視錯覺

為探討視覺疲勞產生的負片後像及相關視錯覺。我們標準化觀察情境,並將色彩以光的三原色RGB在電腦螢幕上的數值加以定義。 研究發現,負片顏色可用計算的方法預估,實驗加權後的顏色接近理論值,且觀察的時間越久,顏色越深,視覺疲勞的比例也越高,疲勞比例依序為藍>綠>紅;黑底時負片顏色不易判斷;改變底色會使負片顏色疊加底色;單眼觀察的視覺疲勞比例高於雙眼觀察。旋轉球實驗,加引導十字可使看到的人次提高,改變底色時,顏色接近底色;鬼影效果依序為正方形>傾斜45度角>三角形>六角形;方塊顏色的影響依序為黑白>藍>紅>綠,可能與和底色的灰階值差有關,此數值與看到人次相關;此外,盲點處也有負片後像,但可能是大腦想像出來的。

馬鈴薯毒素的研究

家中本來養有一對小白鼠,長得非常可愛,頗得大家的喜愛,可惜有一天,因為弟弟餵養馬鈴薯,幾天後便死去了,當時我覺得很奇怪,我們人類吃馬鈴薯並不會怎樣,為什麼小白鼠吃了就會死呢?因此激起我的好奇心,便去請教老師,老師便把小白鼠致死的原因詳細告訴我,並睛老師指導做如下的實驗。

輕鬆解有趣的益智遊戲「點燈」

網路上有一個有趣的益智遊戲「點燈」,這個遊戲方法很簡單:就是動動腦筋,將畫面上的燈全部點亮就可過關。但是點燈的方法很特別,即是當你點選其中一個燈,該燈以及上下左右四方的燈將會變成與原來相反的狀況。亦即原本亮的燈會變暗;原本暗的燈會變亮。本篇作品主要研究點燈遊戲之基本原理與解法,根據點燈原理設計出一套解題工具(拼圖),並研究出一個「奇偶判別法」合併解題,此外,我們觀察出解的對稱性質與最佳解之規律性來加速破解點燈盤面的速度,進而嘗試將所得出之結論推廣到一般點燈盤面。

翻滾吧!水孩子

水與人息息相關,當然到處也都有水的蹤跡,但是經過搜集,我們發現水的性質十分特 別。本研究的目的就是在測試不同的溫度下,水的流動情形。實驗結果發現:水在大於4℃ 的溫度下,溫度越高,密度越小,因此水會上升;水在小於4℃的溫度下,溫度越低,密度 越小,因此水會往上升;而水等於4℃時,密度呈現最大的狀態,因此水會下沉。我們又發 現若兩邊水槽裡溫度都是大於4℃的水,而右邊水槽的水溫大於左邊水槽的水溫下,水的流 動方向則會呈現逆時針狀態;如果兩邊水槽裡溫度都是小於的水,而右邊水槽的水溫又大於 左邊水槽的水溫下,水的流動方向則會呈現順時針狀態。而如果一邊水槽的水溫度低於4℃, 一邊水槽的水溫度高於4℃,水則會呈現雙向的狀態。經過這次實驗,讓我對水的認知更廣 博,而且也讓我們清楚的記下水的流動,永遠不會忘記。

從圓系的極限點到球系的極限點

在高二學數學的時候,老師曾提到共軸圓系有所謂極限點的名稱 ,但當時對於極限點的求法並未詳細介紹,我們為了進一步了解,便在蔡安華、郭茂雄兩位老師的指導下,根據共軸圓系極限點的定義,導出一般共軸圓系極限點的求法公式,同時也探討有關極限點的一些性質,更將這種方法推廣以達三度空間共根面球系時,發現也有相同關係,雖然這項結果也許不是新的,但是在探討的過程中,卻也提供了我們學習方法的一項模式。

排笛 DIY 及其聲學原理

在管的開口端吹氣,不論他端為開啟或為閉塞,管內的空氣即會振動而發出聲音,這現象的解釋如下:如右圖為一端封閉的管,有一縱波由管的開口端進入管內。此縱波若為最簡單的正弦波。當波到達閉端時,即被反射,故管內會有兩方相反方向的進行波重疊。此兩進行波的振幅、頻率及波長均相等,此兩反向而行的波合成一駐波。 因閉端附近的空氣不能往閉端外移動,故其位移為零,即為縱波駐波的波節。而開口端附近的空氣,振動位移最大,故為波腹。由上圖得見,如管的一端封閉,管長為L,在管中形成駐波的條件為, L=λ/4、3λ/4、5λ/4 、、、或L=n λ/4(n=1、3、5、、、、)故閉管所產生的頻率f=V/λ=nV/4L(n=1、3、5、、、n=1 的頻率稱為基頻,n>1 的頻率稱為泛音),式中的V 乃聲波在空氣中的傳播速度(V=331+0.6t),測量L 及t,可得f。

毒物終結者:甲殼素吸附金屬離子與色素之探討

甲殼動物的殼含有甲殼素、碳酸鈣、蛋白質,三者比?各占三分之ㄧ,本 研究以化學方法將甲殼素提?出:將洗淨晒乾後的蟹殼、?蝦殼用鹽酸溶液浸 泡,以脫去碳酸鈣,再用氫氧化鈉溶液浸泡,去除蛋白質,所得到的沉澱物即 為甲殼素。本研究比較蟹殼、?蝦殼所提?的甲殼素吸附銅?子能?的強弱, 發現蟹殼有較強吸附?。亦探討甲殼素對銅?子、鋅?子及鈉?子的吸附能?, 結果發現對鋅?子地吸附?最強,吸附的原因是因甲殼素和?屬?子之間發生 ?螯合作用。加工食品含大?色素,本研究萃取彩虹?中之色素,探討甲殼素 抓取色素分子的可?性。

“螂”來了-螳螂的型態比較與行為探索

寬腹螳螂、薄翅螳螂及大螳螂棲息環境多為草叢或灌木,常將卵囊產在植物的莖上。前\r 足、翅膀、頭部、胸部與卵囊等型態上的差異,可用來分辨螳螂的種類及性別。螳螂具有雙\r 眼視覺的複眼會隨著光線改變顏色。螳螂大約經過八、九次的蛻皮後,可變有翅成蟲。母蟲\r 齡數比公蟲多一齡,共九齡。齡數的差別可能為了防止近親交配而產生隱性疾病。螳螂多以\r 若蟲及卵的型態越冬。冬末春初及夏末秋初為草原上大螳螂及薄翅螳螂卵囊的孵化高峰期。\r 螳螂一年四季皆可能進行交配,其中夏秋為交配高峰期。交配時間長達兩小時以上或更久。\r 母螳螂一生中可產2-4次卵囊。由生存曲線得知螳螂屬於幼年高死亡型。螳螂常會清潔自己\r 的頭、觸角、步足等部位。螳螂成蟲喜愛的食物有蝶類、蟋蟀等。受威脅時,螳螂會舉起前\r 足靠在胸部兩側,表現出威嚇狀態。本能趨性方面,螳螂具有負趨地性、正趨光性(黃色光\r 最為明顯)。不同的外界光線顏色和環境顏色,對寬腹螳螂體色改變有不同的影響。

筒”機取巧--不用電池的手電筒

近日颱風頻繁,家家戶戶常停電,手電筒成了必須之品。有時找到了手電筒,卻忘了放電池,又要摸半天,加上電池放久了,又容易沒電,且電池的電能終將會用完,那時又該怎麼辦?有鑒於諸如此類的狀況,我們利用國中理化第三冊十二章與十四章裡,所學到的磁場改變可以使得線圈產生感應電流,在此我們利用整流器把感應出電流變為直流電,又由於磁鐵及線圈的運動速率不同,使得所產生感應電流值不均勻,磁鐵運動至線圈每一個地方感應出來的電流值不一樣,所以我們利用加上電容器將電能儲存再慢慢放電;在此電容有充電作用及兼具有濾波作用。再者我們使用發光二極體當成電光源,因此加上 1.5k 歐姆,1/2W 電阻及齊納二極體是穩壓作用,使負載工作電壓穩定,不使負載燒壞。另加上 2.2K 歐姆 1/2W 電阻是限流作用,保護發光二極體。於是我們做出了非常實用的不用電的手電筒,甚至做出了有趣的洋娃娃玩具,成功的收集並利用電磁感應所產生的電流成為一種不耗費資源的環保能源。

藻出能源,發電我最行─探討影響藻類電池發電效率之影響

在能源日漸耗竭的今日,開發環保新能源是重要的課題。本研究中使用的藻類電池,係藉著藻類照光會行光合作用而發電。藻類可以吸收空氣中的二氧化碳,因此更符合「節能減碳」的概念,藻類電池又被稱為「活的太陽能電池」。從研究結果發現製作藻類電池時,以藍綠藻與小球藻的組合為最佳,其中藍綠藻擔任負極,而小球藻擔任正極。藻類電池在光照強的環境,有較佳的發電效率,而且添加營養劑在藻類電池中,不僅可以提高發電率並可以延長藻類的生命。在不同色光的照射中,藍光與紅光對於刺激藻類電池發電效率最佳;綠光則是最差。藻類電池也可以進行串聯,藉此提高電壓與電功率。我們期待藻類電池在未來可以成為一種新的能源。