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國中組

水「升」火熱-探討水珠在高溫下彈性與移動狀態

我們發現在加熱板上製造出溫差,並滴水在加熱板上,水珠會由高溫往低溫處移動的現象;我們判斷在較高溫處所產生的蒸氣氣膜厚度較低溫處厚,使水珠向低溫處傾斜,導致水珠往溫度低處移動,由本實驗得高溫板上水珠會向較低溫度方向進行散射現象(以上敘述貼合研究動機圖示)。水珠在溫差20℃最高可以爬上0.3度的坡度,且溫差越大水珠能攀爬的坡度也愈大。在水珠碰撞的部分,根據我們實驗結果,在高熱板上滴水可以形成水珠並進行碰撞與移動。藉由控制溫度及水珠大小找出其對恢復係數的影響,證明在固定溫度下水珠大小的增加,會造成水珠的恢復係數e隨之遞減;而隨溫度的增加,則水珠的恢復係數e會隨之增加。

鬥牛?鬥雞?不!鬥魚!探討鬥魚打鬥的原因

從小我便對熱帶魚有濃厚的興趣,初次在水族館見到鬥魚時,立刻被他那鮮豔美麗的顏色及激烈的打鬥行為所吸引。為什麼他們要打鬥?當它們打鬥時,魚鰭會展開並充血,使體色加深,是否受激素的影響?這一連串的問題在腦中形成,於是在好奇心的驅使下,我們設計了一系列的實驗來尋求答案。

圍地盤遊戲的必勝策略

圍地盤的遊戲一直是學生時代同學們課餘閒暇時會拿來互相較勁的數學遊戲之一。本次的研究將要去探討nxm地盤先下者或後下者之必勝的策略。為公平起見,則加以規定:當總筆數為偶數時,後下者有利,故規定後下者地盤數需大於先下者地盤數才算勝,否則為先下者勝;當總筆數為奇數時,先下者有利,故規定先下者地盤數需大於後下者地盤數,否則為後下者勝。 首先我們從3x3地盤開始,如下圖1。利用窮舉法研究結果顯示 地盤後下者的必勝圖共有四種,如圖2~圖5。相反的,先下者的必勝策略則是破壞此4個必勝圖。 由於3x3地盤為偶數型,而3x4地盤為奇數型。所以接下來,我們先試者研究偶數型後下者的必勝策略,即是先3x5地盤、3x7地盤、…、3x(2k+1)地盤,再推廣至5x(2k+1)地盤、7x(2k+1)地盤、9x(2k+1)地盤、…、(2h+1)x(2k+1)地盤。同理,3x4地盤,3x6 地盤、3x8地盤、…、3x2n地盤為奇數型,對先下者有利,故探討先下者及後下者的必勝策略。而另外2x2地盤、4x4地盤、6x6地盤、…、2n x 2n地盤我們發現有其特殊性,研究的方式我們一樣以不讓地為原則,去探討其先下者及後下者的必勝策略。 其中偶數型地盤推演的想法如下: 其中奇數型地盤必勝圖則分類分為「連續」型、「三筆畫」型、「封閉」型、「兩筆畫」型及「兩行」型等來作歸納及勝負判斷,舉例例如下:

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。

黑白變彩色-三原色有必要性嗎?顏色混合的奇特現象

要判斷物體的顏色,可由光譜上的波長來決定。可見光中紅色波長最長,紫色最短;純色的波長是單一的,而複色是純色的組合。 楊格(Thomas Young)和霍姆赫茲(Hermann von Helmholtz)等人發現,只需三種不同的波長就足可調配出所有的顏色,即為紅、綠、藍三原色理論。 而藍德(E.H.Land)示範了一組實驗,將一彩色物體以雙攝影機來拍攝。一是透過綠色濾鏡拍攝,而另一則是透過紅色濾鏡。影像拍在普通的黑白底片之後,藍德發現只需兩種色光,甚至以兩種波長很接近的光分別通過上述的兩個黑白底片,當此二影像在銀幕上重疊時,竟產生一個全彩的影像。本研究的目的,在於探討蘭德的彩色效應,以兩種單色光組合來試著呈現出其他不同的顏色,以實驗來驗證並嘗試解釋此種現象。

石蠶蛾築巢及相關行為的探討

偶然的機會,在木柵動物園蝴蝶館步行道側的人造小溪內發現許多會移動的小葉片,詢問之下,原來裡面躲藏的竟是一隻可愛的小生物。牠亦是石蠶蛾的一種,由於好奇,我們決定探討牠的築巢行為,在長時間的觀察中,發現亦有相關的本能行為出現,故設計下列實驗作一系列的探討。

勇士之音--鄒之鼻笛

從阿里山達邦(鄒族人口最多的部落)國小借來的鼻笛,是排灣族的鼻笛。鼻笛為何要用「鼻子」吹?根據排灣族的資料得知百步蛇是排灣族的守護神,鼻笛的聲音是摹仿百步蛇的聲音;且用「鼻子」吹時較易控制氣流,容易將音吹準。鼻笛較屬於「開口管」的管樂器。吹奏技巧會影響所吹出的音準,但是也只能吹出某些頻率的音。用 PVC 水管做鼻笛時發現,不管是用鼻子或用嘴巴吹,有管帽的水管較易吹出樂音。利用製笛者經驗公式,我們不難做出可吹出鄒族基本音的 PVC 水管鼻笛。

救世那個光-遠紅外線之應用與量測

本研究以「自然與生活科技」課本第一冊2-2「水圈」中水的三態變化來證明遠紅外線具有細化水分子團及活化水分子功能。遠紅外線於生活應用上,具有去除自來水中餘氯的功能、活化蔬菜組織、抑制黴菌成長、豆腐滾煮時減少氣孔產生。經由溫變色染料加熱實驗證明,遠紅外線為光能的一種,具極佳的溫熱效應,使香菸煙擴散,減低吸二手煙之機會。本研究也應用「水的三態變化」來量測遠紅外線的相對強度。由水分子團被細化的程度(蒸發冷凝水滴大小)或被活化的程度(水蒸發量)可檢測遠紅外線的相對強弱。

鴨拓草花粉管萌芽實驗方法的改良研究

在國中生物課本第二冊第七章,提到鴨跖草萌芽的實驗,實驗結果往往不佳,不是花粉數目太少,就是萌芽情形不理想,尤其於不同濃度之葡萄糖溶液對花粉萌芽的影響,在製作標本時,滴加不同濃度葡萄糖溶液於取玻片上量的多寡難於控制,而且溶液容易流動,常導致不易觀察或污染顯微鏡,影響實驗進行及結果,為使初學者能避免操作上的困難,我們便著手於賞驗方法的改良研究,除改以洋菜配製固態培養基以代替溶液,同時於不同時間採取花粉研究其萌芽率,以決定何時開花之花粉成熟度,決定萌芽最佳時期。

兩極乾坤─探討離子在電場磁場中的走向

二年級上學期做「水的電解」實驗時,以注射針頭當正、負兩極的材料,我們感到很好奇:如果換成其他金屬不知是否可以?經老師介紹先認識了第四冊「電解硫酸銅水溶液」的實驗,在這個實驗裏,我們瞭解了:「電解時兩極的化學反應與使用的電極材料及電解質有關」。當我們將電解水裝置中的兩注射針頭改成粗銅線後,發現:兩極銅線皆起了化學變化,但是並未看見藍色Cu2+移動的詳細過程;於是請教老師如何才能觀察到離子在兩極間前進的慢動作;老師在回答問題時,該到「電場」,順便提及「磁場」的觀念;我們就想︰既然離子會受電場影響,不知是否也會受磁場影響?因此在好奇心的驅使下,我們首先以有色的Cu2+開始,設計了本實驗。