全國中小學科展

國中組

幾何高手-探討姬胡麻斑捲葉象鼻蟲之『搖籃』數學規律

本研究觀察了姬胡麻斑捲葉象鼻蟲如何的進行捲葉,包括了選葉、戳洞、切割、\r 整脈、摺尾、捲葉、產卵、抱壓、封口、重複抱壓與封口、收尾等過程,得知姬胡\r 麻斑捲葉象鼻蟲將卵產在捲葉內,幼蟲以捲葉中的葉片為食、化蛹及羽化為成蟲。\r 同時利用數學中的對稱、等距、平行等關係以及依據褶痕痕跡所連接構成的直角三\r 角形與平行四邊形型態,製作出正六邊形的平面狀與圓柱狀搖籃,更得知只要搖籃\r 內的角度改變,將會製作出各種不同的搖籃形狀,並且發現可利用摺出的正多邊形\r 圖形求得圓周率π的近似值。

棋盤上數學原理的研究

象棋、跳棋和圍棋都是我們常見到的遊戲,根據玩象棋的規則,將、士、象、卒都不能走遍棋盤上的每個位置,而車、馬、包則威力十足,尤其是車、包在棋盤上可以橫衝直撞,走遍每個位置,至於馬的走法,雖然只能走日步,而無法隨意移動,但是仍然頗有威力而且可以走遍棋盤上每個位置,其中必然有些道理,尤其探討其中相關的數學道理,應該是既好玩又有意義。另外,從報章雜誌的報導,得知我國參加 1993 年第 34 屆國際數學奧林匹亞競試成績輝煌,並且在科教月刊 163 期第 48 頁至 61 頁中,看到有關這次競賽試題的解答與評析,發現在六道試題當中,有一道試題與玩棋有關,而且竟是六道試題當中最難的一題,我想解決這個玩棋問題的數學知識及方法,勢必不太容易,值得我們去探討研究。

震震有聲 水峰鳴-探討利用水波當成地震警報器之可行性

本研究探討水面受地震表面波影響所造成的水波運動情形,藉以判讀地震級數。實驗中,利用電流感應水波導電原理測得水波高度,得知地震級數與水波高度關係,以此作為設定電流感應器水波高感應點,達到當地震警報器之可行性。 本組以電流調整器控制怠速馬達,來自製地震模擬器模擬不同地震震度,經實驗發現,大約震度一級至三級水波高度不明顯,震度約四級時,會產生單一波峰的第二次反射波,震度約五、六級時,水體內部翻轉產生氣泡,波峰有拋碎的現象。今以長方形容器,電流感應水波導電原理來當警報器,若要偵測震度三至四級,其設定感應點高度以0.3公分最佳;要偵測震度五至七級,其設定感應點高度以0.7公分最佳。

中國2699年前的電腦---周易與二進法

我們在相命先生那裹看到「八卦」和「六十四卦」的圖形。這些圖形設計之巧妙,富有的規則性,使我們喜歡它,激發我們去研究「八卦」和「六十四」的符號數理。

冷次定律的直觀教學與研究

(一)理化法拉第定律告訴我們磁場發生變化時,有感應電流產生,冷次歸納結論:線圈內的磁場發生變化時,感應產生電流,其方向為:感應電流所產生的磁場,恆反抗原磁場發生變化的方向,可是在物理教材裡,我們卻找不到如何驗證冷次定律的實驗資料。 (二)課本上的實驗:將磁棒 N 極(或 S 極)迅速地插入線圈內,在插入的過程中,同時觀察檢流計的指針是否發生偏轉?就指針的偏轉方向,判斷出所生電流方向,並未直街顯示出冷次所言的「產生反抗磁場」現象,實在難以說服學生。 (三)在此我們研究並設計出一種演示冷次定律的新方法,可以讓學生直接觀察感應電流所產生的磁場,恆反抗原磁場發生變化的方向。

情網!茶色姬鬼蛛(Neoscona punctigera)結網機制之探討

茶色姬鬼蛛為台灣低海拔平原常見的蜘蛛,會結不同型式蜘蛛網。本研究探討不同環境因子、不同性別比例以及不同生理狀態下茶色姬鬼蛛結網行為的改變。研究結果顯示,模擬自然棲地之極端溫度、極端風速已及極端溫度後,茶色姬鬼蛛網型不受改變,而飢餓程度、結網空間,並不會影響結網所需時間,結網所需時間僅受到個體數與體型大小所影響,研究也發現,性別的差異則同時影響茶色姬鬼蛛之結網速率及結網形式。?合所有實驗結果分析,茶色姬鬼蛛表現特殊之結網行為,有別於往昔科學家對結網之描述,值得更進一步之探索。

國王的新衣─幾丁聚醣在水果保鮮之研究

蝦蟹殼中有幾丁質,重?約佔三分之一,本實驗以蝦蟹殼做為原?,經清洗、粉碎後,再以鹽酸去碳酸鈣與氫氧化鈉去蛋白質處?後,最後再經高濃度氫氧化鈉去乙醯化,製造出幾丁聚醣,由於幾丁聚醣如溶於酸中可以得到比較高的正電,所以我們嘗試將幾丁聚醣溶於工研醋中,進行水果保鮮的測試,並找出最佳的保鮮條件為:0.5g的幾丁聚醣溶於工研醋中(使用2.5ml的工研醋配成50ml的水溶液),對於桔子、木瓜、棗子有比較好的保鮮能力,至於橘子與香蕉則有加速腐敗的情形,還有對於柳丁的保鮮能力無法看出。最後又仿照市售PE保鮮膜的方式,嘗試做成幾丁聚醣/PVA薄膜進行保鮮的測試,發現製成薄膜的保鮮能力並不理想。

兩平面鏡任意夾角成像公式推導

若有兩平面鏡( 面鏡I、面鏡II ),兩面鏡間夾角為α,物體與兩面鏡交點連線段與面鏡I的夾角為β (α、β單位為「度」)。在已知α、β的情況下,算出所能形成的最多像數,利用數學輔以所自行撰寫的C語言程式推導公式。

鈦白粉也發電--染料敏化太陽能電池之相關研究

在本實驗,主要針對染料敏化太陽能電池的幾個變因來研究:染料、二氧化鈦膜厚度、電解質pH值、電解質組成比例以及光源照度對染料敏化太陽能電池光電轉換的影響。染料部份,採用了葉綠素、花青素、甲基藍、汞溴紅四種染料來比較,未染色為對照組。結果以甲基藍的敏化效率為最佳。在二氧化鈦薄膜厚度時,發現較薄的膜有較高的光電轉換效率。電解質pH值方面,發現酸性與中性的電流傳導效率較佳,鹼性則偏弱。此外,我們亦發現波長較短的光對染料敏化太陽能電池的電子電洞分離效果較佳。我們藉著控制電解質中碘化鉀的濃度,試著改進其電流傳導性能,結果發現在重量比(wt)為碘/碘化鉀/水(1/X/10)的系統之中,X約等於10-13有最佳的表現。在光度曲線方面,將自製太陽能電池以不同照度測試其電壓、電流值,電壓電流均隨照度增加而增加,發現電壓值在超過12000Lux時會突然下降。最後,我們測試了染料敏化太陽能電池的壽命。發現染料敏化太陽能電池的電壓/電流值在48小時內無削弱的趨勢。在補充實驗裡,我們嘗試了以二氧化鈦膜的大小為變因,觀察其光電流密度的改變情形,並比較各種鍍膜方式,以找出最經濟的鍍膜方法。

旋風手裡劍之瓶蓋棒球大解密

我們改裝了JSPB氣槍,藉以產生穩定的推進力,並結合3D列印製作不同的槍頭,加上砂紙的摩擦來模擬出手時產生的旋轉,利用這個發射器,進行不同的實驗。 我們使用了flash、tracker、MPC、excel等軟體,交叉比對實驗結果,並成功利用現有的器材對同時高速移動又高速旋轉的瓶蓋進行了轉速分析,克服沒有專業高速攝影機的困擾。 分析後,我們發現瓶蓋的凹面擺法是產生浮力的主因,可用以對抗重力,延遲下沉,而摩擦產生的旋轉會造成瓶蓋在行進中改變球路,利用不同長度的槍管,就能產生不同程度的旋轉,可有不同程度的球路變化,結合這幾項元素,我們成功實現多種球路,可提供有興趣的人練習打擊,希望在瓶蓋棒球運動的發展上做出貢獻,說不定會掀起風潮。