全國中小學科展

國中組

『剋』敵致勝-植物的相剋作用

校園植物中雨豆樹、木麻黃及榕樹其樹下周圍雜草稀少,本實驗採集此三種植物的根、莖、葉進行粗萃取,並將粗萃取液用來培養小白菜種子及玉米種子,觀察是否具有抑制作用。結果顯示三種植物的萃取液皆會抑制小白菜及玉米的種子萌發及幼苗生長,以雨豆及榕樹的抑制效果較為顯著。採集土壤進行小白菜及玉米的萌芽實驗,也同樣都具有抑制萌芽的作用。根據實驗結果發現雨豆樹的葉萃取液抑制效果最佳、根次之,榕樹則同樣為葉萃取液最佳,因此推論雨豆樹可能藉由淋溶作用及根泌作用達成相剋作用,榕樹則由淋溶作用此途徑影響植物生長。

少年「π」的奇幻旅程--不對稱切割之內外夾擊

自古以來,幾何法求圓周率,由於太執著於把圓或角度做等分,都會面臨開根號與無理數的問題。本文第一階段,改以不對稱切割來避開無理數。先定義有理數r和角度θ的映射函數T,發展出另類分割圓周的簡易方法,讓圓的外切與內接多邊形邊長都呈現為≤1之最簡正有理數,並計算初步之 值。第二階段,則藉由外切與內接多邊形對圓面積的逼近探討,來導出一個大幅提高 值精確度的加權校正公式。第三階段,更是結合前兩階段之理論,進一步推演出計算簡易的 值逼近定理:π=4xΣr(k,t)/3(2+1/1+r2(k,t))與更嚴謹的π值夾擊定理:4xΣ(3r(k,n)/3+r2(k,n))

是誰讓我心“帆”─魔法船

本研究中設計不同船型、不同添加劑及不同水深、溫度來探討瞭解船隻航行的行為,利用表面張力的差異性來驅動船隻航行是非常有趣的現象。當添加劑可溶於水中時,因船隻前後表面張力不同造成船隻的運動。當添加劑不溶於水中且表面張力小於水時,會在水面上自動散開成薄膜而將船隻推動;表面張力大於水時,聚集成球狀無法形成薄膜,船隻將無法被推動。V型船型行駛時穩定性較佳、橫向偏向較小;細長船型航速較快、橫向偏向較大。船隻行駛的速度均隨水深、水溫的增加而減慢。

海水入侵地下水之模擬實驗

本研究利用簡易器材自製實驗裝置,模擬「沿海地區地下水含水層遭海水入侵」的現象,共設計九個實驗來探討海水侵入地下水的相關問題。研究顯示,過度抽取地下水會破壞液壓的平衡狀態,海水將入侵地下水層而造成地下水之污染。而且,海水與淡水之密度差愈小,大量抽取地下水後,淡、鹹水交界面上升愈多,地下水鹽化的程度也愈嚴重。此外,本研究自製之模型及實驗裝置,具有製作簡易、成本低廉、操作安全及結果容易觀察之特點,可應用於國中自然科之教學上。

本土天「蝗」傳奇~台灣大蝗蟲生活史及生態習性的研究

台灣大蝗在交配時警覺性降低,♀蝗會背著♂蝗跳到遠處,但不會飛,肚子餓時會進食,\r 但♂蝗不會。交配後♀蝗會選擇土質堅實、植被稀疏、表土層水分適當、有相當溫度、地勢\r 向陽的土壤中產卵。卵隔年春天孵化,爬出土的同時也脫去一層皮。若蟲共分6 齡,齡期越\r 大,觸角節數愈多,翅芽愈大,前胸背板上後緣也越往後延伸。\r 8 月中旬成蟲開始在馬路上出現,初期♀蝗較多,9 月底野外路旁只能看到♂蝗。♂成蟲\r 較會出現在樹上或草上而♀成蟲較會出現在路上或牆上。因為台灣南部冬天氣溫帄均都達20\r ℃以上,比北部高4℃,於是休眠中的卵提早孵化,因此整年南部皆可發現台灣大蝗的蹤跡。\r 大蝗取食主要是靠嗅覺。白天牠在休息或飛行時都會有趨光性但無趨熱性,在夜晚則沒\r 有趨性。後腿除了防衛與跳躍外,還有游泳、翻身、起飛、帄衡、踢開身上的小蟲與糞便等\r 功能。

堆垛問題之解法

老夫子向大蕃薯買雞蛋,一不小心竟把堆垛在桌上的雞蛋,翻滾到地上砸碎了。老夫子說,只要大蕃薯能說出雞蛋的總數,他願意照價賠錢,這下子大慕薯的頭更大了,應該怎麼計算呢?

利用沉積岩開啟大高雄旗美地區的地質秘密

利用野外實測我們發現旗尾山的位態為N45°E45°E而龍肚山為N20°E75°W,且兩者同屬糖恩山砂岩層。據此推測兩座山脈是受旗尾山西側旗山斷層影響所造成的向斜構造,因而造成兩者隔著美濃平原相望。透過室內模擬實驗發現泥的沉降和壓密過程可分成三個階段,初期泥漿水的濃度越大,沉降的速率越快;當濃度逐漸下降後,泥的沉降速率會趨近於一個穩定的值約為0.2cm/小時,最後當水中不再含有泥的懸浮顆粒時,泥受自身重力影響,開始以約0.05~0.1cm/小時速率產生壓密作用,顯示我們在野外看到的泥岩是經過長時間緩慢沉降和壓密的結果。

蔗螟生物防治之成果報告及各種蔗螟危害情形調查研究

蔗螟(Sugat Cane borer)為世界產糖國家所公認的主要虫害,迄今尚無有效防治方法,本省為害甘蔗螟虫有黃螟、條螟、二點螟、紫媒、白螟及二化螟等六種之多,根據糖試所近十年期調查結果,平均幼蔗枯心率3.3%,成蔗節間螟害率 5.4% ,每公頃損失糖量為 176 公斤,估計每年損失總糖量約在一萬五千公噸左右,詳見如表一。甘蔗從蔗苗發芽至收獲整個過程中,時時刻刻都受到這種螟虫的嚴重威脅,如使用藥劑防治,費用既高而又難收效,同時農藥還有殘毒公害問題,如用人工防治,則因蔗園遼闊及勞工供應不易,更難實行,基此情形,甘蔗螟害在 目前為有循生物防治一途。

電解液柱性質的研究

(1) 上化學課時知道電解質溶於水(或溶化)通以直流電,能引起導電作用,使我想起密閉細玻璃(或塑膠)管內裝入電解液,是否也有普通電線性質。(2)物理課曾說明導線的電阻(R)的大小跟導線長度(1)成正比,跟導線截面積(A)成反比(即 R=p1/A) 這些是否也適合電解質導電性質,因此設計實驗,想實驗一些結果來。

與二進位法邂逅的數列

從一個競賽題給的數列{d2(n)}出發,在四十九屆的科展已證明該題。本屆由數列{d2(n)}折線圖形發現該數列的遞迴並引用降階發展出更簡潔的通項表達式。 設n=(ak-1ak-2ak-3…ai…a2a1a0),d2(1)=1;當n≧2則 d2(n)=1+Σ|aw-aw-1| 本研究的主要成果在於對該數列{d2(n)}做了一般化的探索:奇偶性、重新|討論區間極值存在唯一性及數列{d2(n)}在正整數中的分布。 同時,對原數列{d2(n)}推廣,定義出廣義的數列{dp(n)},觀察數列{dp(n)}折線圖,引用gp(n,1)結構發現廣義的數列{dp(n)}遞迴:dp(n+sxpk)=dp(n)+hp(j,s)。其中,1≦j≦p,1≦s≦p-1 ,(j-1)×pk-1≦n≦jpk-1。 本研究也利用不等式發現hp(j,s)範圍:0≦hp(j,s)≦p(p-1)/2+1 。 最後,對於數列{ }的各種性質都推廣到一般化的結果。在網站「整數數列線上大全」的資料庫中,沒有我定義的廣義數列(截至2010年6月05日為止),因此,這個作品可說是目前在推廣該競賽題數列方面,最新的研究。