全國中小學科展

國中組

高「巢」「疊」起-探究石蠶蛾幼蟲之造巢特性

本研究對象為石蠶蛾的幼蟲,為了確認此種幼蟲的學名,我們將幼蟲飼養至成蟲,利用幼蟲頭部六個白點及成蟲毛狀翅與斑點特徵,此物種應為寶島紋石蛾(Hydropsyche formosana)。石蠶蛾幼蟲不僅會利用石頭建造巢室,還會利用枯葉、樹枝和藻類,如有藻類則優先使用,如有枯葉則會蓋在巢室頂端。幼蟲在建造巢室時,利用步足搬動和轉動建材,亦會使用尾肢基部和似肛門乳頭的構造推動較重的建材。幼蟲可產生絲線黏結建材,平均一條絲線黏性為0.8gw,但幼蟲結繭時產生的絲線黏性更大,是造巢絲線的29.85倍。造巢絲線黏性會受到水溫和酸鹼度影響,水溫高於27℃、pH小於6和pH大於8,絲線黏性皆會喪失,因此水質對石蠶蛾幼蟲存活影響非常大。

以邊追圓 - 多邊形內切圓形成規律之探討

一、每一個圓外切四邊形的對邊和都相等,每一個對邊和相等的四邊形也都有內切圓。在各邊長度、順序、對邊和都相等的相異四邊形,隨著內角的不同而有不同大小的內切圓。 二、本研究從圓外切四邊形出發,試圖找到一套方法在僅知各邊邊長條件(長度、順序)下,判斷多邊形是否可能有內切圓。 三、多邊形如何在僅知邊長條件下,判斷是否有內切圓存在?以及如何進一步找出內切圓半徑長度與相對應多邊形的內角關係為本研究重心所在。

影響盤頭絨泡黏菌最佳化途徑的因素及其應用

本研究利用檢索表鑑定校園中採集的黏菌種類,並探討盤頭絨泡黏菌是否具有形成最佳化路徑的能力以及什麼因素會影響其移動。我們利用環形迷宮及6×6迷宮測試,發現黏菌在夾角為90度時皆能形成最短路徑,而在夾角180度下則有60%會形成雙路徑,顯示黏菌能找到連結食物的最短路徑,且可以形成破解迷宮的最短路線。 我們探討金屬鹽、麥片濃度及咖啡因對黏菌移動的影響,我們發現0.2Osm/L氯化鈣可以有效抑制黏菌移動速度,以及黏菌爬行後的黏液會影響其爬行方向,當黏菌移動時也偏好較高濃度的麥片。未來將繼續探討影響盤頭絨泡黏菌決策的因素,以及其形成最短路徑能力如何應用於台灣城市間高速鐵路、高速公路及鐵路的應用。

心動瞬間-藉由心率變異度探討影響國中生專注力的因素

身處學生階段,專心度的高低將很大程度影響學生的學習。本研究探討專心度與學業成就、運動時數、睡眠時數等各項變因的相關性,並建構專心度變因研究的實驗模式。實驗選定30位國三學生,測得其以站姿和坐姿讀書時之自評專心度、心率變異度、心情沉靜狀態,並整合為專心度總分,與各項變因做相關性分析。結果顯示睡眠時數與學業成就和專心度有顯著正相關、運動習慣則和專心度有顯著負相關性;而坐姿狀態的專心度高於站姿。本實驗建構專心度測試模式,且證實實驗變因與專心度的相關性,為學生提供增加專心度的有效方向。期待未來可以以此模式為基礎,進行更深入的專心度變因研究。

一壓即縮——可壓縮三角錐之發明與研究

在工地或事故現場常用的交通三角錐因形狀固定、體積較大,而不易收納,於是我們針對此不便做出了改良與研究。經過多次實驗,最後,我們決定使用不鏽鋼線,燒製定形後,再用縫紉機將輕盈的紅色雨傘布縫製於上,讓角錐猶如彈簧般「一壓即縮」,即使是孩童也能使用,且如遇到事故,有彈性的布料角錐也能減輕碰撞的傷害。為了提升三角錐的穩固性並加強警示功能,我們用壓克力做了角錐的底座,並在內部配置電路,使三角錐具有聲光警示效果。藉由紅外線感應對靠近的人發出警示音,並於夜晚時,可設定發出不同色彩和亮度的光來警示。經過多次的實驗、測試,終於設計出具備聲光警示與輕巧、好收納等優點的三角錐,期望被各方廣泛使用,減少意外的發生。

相切六芒星

在數學上,六芒星是指由兩個正三角形顛倒疊在一起而成的圖形,且以交點為頂點形成正六邊形。本文先給定一三角形(此稱原三角形),其三頂點與內心連線交內切圓之三點為切點,過此三切點作切線所形成的三角形(此稱共切圓三角形),由原三角形與共切圓三角形所形成圖形稱為相切六芒星。 本研究主要探討相切六芒星中的原三角形、共切圓三角形及尖角三角形的幾何性質,首先利用尺規作圖建構相切六芒星時,推導出共切圓三角形的角度性質。進一步探討共切圓三角形的邊截線段恆等式及鏢形面積等性質,也探討尖角三角形中的所有內切圓半徑恆等式及相切六芒星中的共線(點)性質。最後將相切六芒星推廣至(非)相切 芒星,也推導出一些有趣的性質。

扇扇「模」法師-探討影響沖積扇外形的環境因素

本研究藉由文獻探討和實地探勘了解沖積扇的外觀特色,並以模擬實驗探討影響沖積扇形成的環境因素。研究結果發現沖積扇的形成過程包含了堆積與擴散的過程,河流帶來的沉積物顆粒較大時,堆積作用較明顯;而沉積物顆粒較小時,沖積扇的擴散作用較明顯。支流坡度的增加與降雨時間拉長都會導致沖積扇的堆積與擴散作用明顯提升,而降雨強度的增加會明顯增加沖積扇的擴散作用。本研究也發現沖積扇上的建築物,須遠離河岸、扇頂、扇端,才可大幅降低未來災害的危害。希冀透過本次研究更了解造就沖積扇外形的因素,也能應用於土石流發生前的防災與離災工作。

任「憶」門-探討不同顏色及音樂對於記憶力之影響

本實驗旨在探討顏色與聲音對人類記憶力的影響,並藉此提高學習效率及學習表現。我們自編問卷調查國中生對於聲音聆聽習慣及看法,隨後以3種圖形和4種類型的音樂,針對 56位同學進行記憶力實驗。研究結果指出:(1)圖形記憶力中,無音樂中以彩色圖形的記憶效果最佳,有音樂下則以黑白圖形最佳;位置變因的結果顯示:右側>中間>左側;色差小優於色差大者。(2)數串記憶力中,聆聽搖滾樂能降低數串誤報率;音樂速度快之答對總分高於慢速者。(3)聆聽抒情及古典樂的答對總分與學習成效呈正相關;(4)分析訪談受試者的記憶途徑最終皆會轉換成聲碼,學習成效高者首先注意顏色變因,而成效低者的閱讀途徑為圓圈。以上結果顯示圖形與聲音會對學業表現產生影響。

會呼吸的房子?閩東建築的智慧

一般人對馬祖的感受是冬天很冷,居住的石頭屋是否舒適,成為我們想要探索的主題。 在有限的設備及時間之下,透過模擬冬天:風扇吹自製的冷劑,模擬夏天:吹風機加熱的兩個方式所得到的結果,得知閩東建築石頭屋具備冬暖夏涼的特性。 瓦片與水泥屋頂在室外溫度提升時,室內的溫度變化量差不多。 以水氣蒸發可穿越瓦片屋頂得知瓦片屋頂的透氣性佳,在夏天時屋外與屋內空氣流通,達到夏季涼爽的效果。冬天時冷空氣能通過瓦片降低室內溫度,但石頭屋牆面厚度、石材比熱大等保溫措施可弭平此缺失。 將電路系統及鋁箔紙裝在二坡式及五脊四坡式屋頂結構對側,以風吹之,觀察兩種屋頂結構的振動頻率及幅度,顯示五脊四坡式的屋頂結構振動幅度小、頻率低。

罩能膏守-桌上型電腦內部環境散熱與防塵節能策略之研究

本研究乃是以桌上型電腦塗抺散熱膏、風扇與防塵等研究,透過散熱與防塵策略,以達到其節能效果。在散熱膏研究中發現以0.2克五點降溫效果最佳;在風扇研究中發現以「前進風與後抽風」降溫效果更佳。在不同材質的過濾棉的研究中發現以「活性碳口罩」過濾細懸浮微粒效果最佳,並以活性碳口罩「最外層」的過濾效果更佳。在總結性評估中發現,散熱膏0.2克塗佈5點且加裝兩顆風扇「前進風與後抽風」與活性碳口罩「最外層」時,其降溫效果最佳。在總結性評估時測量電腦耗能,其耗電量約為0.01度,並無增加耗能,最後電腦內部積塵厚度為1mm,耗電量約為0.05度;積塵厚度為0.1mm,耗電量約為0.01度,能有效地節能。最後研發出磁吸式口罩架,隨時為電腦戴上防塵口罩。