全國中小學科展

國中組

含笑花不笑了!\n長介殼蟲構造、行為、生態之研究

在偶而的機會中,我們在學校的校園內發現了一種小生物生活在含笑花、玉蘭花、洋玉蘭等植物的葉片上,並且使被感染的植物,出現了黃斑,甚至枯萎。這些現象引起了我們很大的好奇心,首先我們先採了這種小動物,請教老師,並查參考資料,得知它們是介殼蟲的一種。下列就是我們對牠構造、行為、生態一系列的探討。

磁鐵在變動磁場中的舞動

看到網路上有人利用不同顆磁鐵間的磁浮擺盪,玩起了磁鐵的律動操,從磁鐵間此起彼落,看似不規則的律動中有著一股無形的默契,形成相互擺盪的有趣現象。為一探究竟於是針對形狀、距離數量與角度等變因,從自製儀器進行研究後發現: 1.改變夾角的不對稱偏斜,可以調整磁鐵擺盪頻率 2.增加磁鐵數量、縮短外圍間距與降低中央厚度,可延長磁力傳遞的效果 3.從震盪頻率平衡過程中的時間差,可推算力來源方向與強度 過程中利用磁力震盪的特性,設計並製做出實驗所需的測量器具,再由磁力震盪變項的相互影響,可歸納傳遞磁力效能最佳的變項組合,最後利用磁力震盪的特性,設計出光感式磁力震盪的測震儀,可說是從小東西玩出大道理來!

點石成金:鋁銅電池—廢鋁罐的第二春

前年的九二一集集大地震,慘痛的經驗都讓我們記憶猶新。因為停電全國幾乎都?罩在黑暗之中,電池成了最熱門的搶手貨; 價格當然水漲船高,居高不下!可能是平常的二、三倍,至還可能有錢買不到呢!災區的人們更可憐,不但停水還斷電,沒有電~他們幾乎與外界隔絕,生活變得非常不方便,簡直是寸步難行;而電池在此時,更凸顯出它的重要,但是停電時,不一定家家戶戶都有儲備電池;於是我們便想:利用日常生活中,隨手可得的物品,製做成簡易且實用的電池; 如此一來,就不必害怕沒有電池了!在各界極力倡導資源回收的同時,3R:Reduce' Reuseu及Recycle還清晰地印在腦海中,某日,喝完飲料後正準備鋁罐壓扁丟入回收筒時,突然靈光乍現~為什麼不利用廢鋁罐製作電池呢?況且,現在全球正值能源危機,油品沒幾天就漲價一次,工業發達使石化燃料及各種原料的消耗劇增,研發新能源與廢棄物的回收再利用,就是我們刻不容緩、責無旁貸的課題

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。

長方體上的螞蟻--兩點間最短路徑之最大值研究

由一個常見的數學考題:【找出20×20×40 的長方體中,兩相對頂點A、F 從表面上走的最短路 徑min AF】,從此題中提出不同的想法,進而去思考是否有更大的min AF,並作探討與分析 並發現在1×1×2 長方體中,頂點A 到長方體表面上一點P 的最大值min AP 的位置為當P 點 在A 點對面之1×1 面上對角線下 1/ 4 處有最大值為 √130/ 4 約2.85。從1×1×2 延伸至1×1×n 及1× m×n 的長方體,找出固定頂點到長方體表面上一點P 有最大值min AP 的位置與距離,並求出 其通式。最後希望能推廣找到在1×1×2 長方體上的任意兩點使其有最大值min PQ 的點的位置 與距離。

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。

潘朵拉的正鑲嵌圖塗色秘密

本研究探討正方形、正三角形、正六邊形正則鑲嵌格子,無論其是否被塗色,與其相鄰的鑲嵌格子最多僅允許一至數格被塗色的條件,其存在最多塗色格子的數量及存在塗色方式的問題。本研究利用塗色格子位於邊線角落、非角落的邊線、或鑲嵌內部的共用邊數差異、及與塗色格子總數間的限制條件,採用賦值法解析最大塗色格數的上界。接著,利用塗色建構符合解析上界的塗色方式,以數學歸納法推導最大塗色格數的通式,並求證其與解析上界的塗色數量相同,證得確實存在該最多塗色格子數量。研究推廣至n→∞時,各正則鑲嵌塗色面積比率的極限值均收斂至特定數值,且發現當外框邊線效應消失時,以特定週期(鑲嵌層數)累計最大塗色格子數均可表示成數列g(l)=f((l)-f(l-1), h(l+1)=g(l+1)-g(l)≡C2, l∈N, f(0)=C1的形式。

清潔劑界面作用初探

清潔劑有親水基與親油基兩部分的結構,在有機溶劑或水溶液中都有溶解性,為了證明其界面間轉移的現象、測量離子在界面間轉移速度及探討不同離子轉移的選擇性,我們設計了離子界面間轉移的測量方法。首先利用氧化還原反應證明其界面間轉移現象,清潔劑可以與離子化合物結合,而溶於有機相中,達成界面間轉移,在另一個水相中釋放並反應。且知道清潔劑與分子化合物不反應。利用沉澱反應實驗,左右兩式管裝著不同陰陽離子時,可以了解清潔劑對於陽離子之結合選擇性,高於結合陰離子。在導電度實驗中,可以測定對不同陽離子之選擇性。為了證明我們所推論的反應機構,也嘗試取得其錯合化合物,從晶形及溶解度推斷該是錯合物無疑。

聲音與溫度的對話-探討聲波冷卻

本研究是利用「熱聲效應」來探討聲波冷卻的原理,並製作一個簡單的聲波冷卻裝置,而此裝置分別由揚聲器、共振管、片堆及熱交換器等四個主要部分所構成,並利用聲音編輯軟體讓揚聲器產生所需的頻率之聲波,讓共振管內產生共振駐波使工作氣體能作壓縮及膨脹,並且在片堆內能將聲能轉換成熱能以達到降溫的效果。本研究針對不同的聲波頻率、片堆間隙及熱交換器高度來探討聲波冷卻的效率。研究後發現下列幾點:一、聲波頻率愈高並不能提升冷卻的效率根據聲波冷卻的原理發現工作氣體在進行熱交換循環時有一定的週期時間,當聲波的頻率愈高則工作氣體進行熱交換的週期時間愈短,反而無法有效的進行熱交換使得冷卻的效果降低。二、片堆的間隙大小與共振管內的工作氣體性質及聲波頻率有關本研究的片堆間隙是以 357 Hz 的聲波頻率計算而得,並根據聲波冷卻的原理將片堆的間隙的大小設計成接近四倍的熱滲透深度。經實驗的結果發現在 357 Hz 的頻率下,片堆間隙愈接近四倍的熱滲透深度時所得之冷卻效果愈佳。三、熱交換銅片的高度愈高其冷卻效果愈好本研究在加裝熱交換器的實驗結果發現,於相同的片堆間隙及聲波頻率的條件下,高度較高的熱交換器之冷卻效果確實會比高度較低者佳。