全國中小學科展

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國中組

碘液的顏色為何消失了?(續)

加入校內科學研習社後,和學長們討論去年參加全國科展的內容─關於第一部分碘液和葡萄糖的氧化還原,顏色消失已充分明瞭。但有關於第二部分碘─澱粉藍色複合物受熱顏色消失,冷卻可恢復的問題,大家仍有許多疑問,評審教授以認為她們以T3-→T -來討論顏色消失有誤。我們深信,只要先有不同假設,再改變各種控制變因或操縱變因,一定可探討碘─澱粉呈色反應之癥結所在,同時我們改以定量方法,再加以研究。

代數與幾何的橋樑

某一天當我正在作圖時無意之中發現到2/3=0·666… 在這直線坐標系裹不知該如何下筆來點出這令人頭痛的一點, √3= 1.732…… 也碰到同樣令人百思莫解的問題,於是我絞盡腦汁,十分費神地反覆思考著,想觸類旁通來發現代數中+─X÷ 在幾何上扮演著什麼重要角色?能否利用幾何方法證明三大平均數呢?這一連串的問題,引起我無限的好奇,但又攪得我眼花撩亂,頭昏腦脹,於是下定決心,想徹底細心加以研究分析,來證明這顛撲不破的真理,但卻又令我腸枯思竭,不曉得該從何著手做起,於是便與志同道合的同學,日夜不間斷加以深入討論,有問題再去請教數學老師,終於發現到其中奧妙的哲理,想做一個代數與幾何的橋樑,來溝通代數與幾何的密切關係。

內接相似三角形的尺規作圖

本研究探討了在任一三角形內,做一內接相似三角形的方法,與存在範圍的討論,並依照研究的內容與過程,分為四大主題:主題一、給定邊上一點作內接相似三角形經由相關資料的協助與我們自己的研究,本研究提供了三種作圖法:垂足法、軌跡法、旋轉法。主題二、內接相似三角形之存在範圍給定邊上的點,並不一定可做出內接相似三角形。因此在邊上有「臨界點」的存在。並依照不同的條件分做二十六種狀況討論。主題三、給定形內一點作內接相似三角形將給定的點在邊上移動時,所做出三角形的邊形成了一個拋物線的軌跡。經由探索拋物線的性質,完成了給定三角形內一點,作過此點的內接相似三角形。並且運用主題二的結果將三角形內分為四區,由點所在的位置不同,最多可做出兩個內接相似三角形。主題四、最小的內接相似三角形作圖利用主題三的研究結果,我們也提出了最小內接相似三角形的尺規作圖法。由以上四個主題的研究,我們完成了給定邊上和形內一點內接相似三角形的尺規作圖法和可以作圖的範圍,以及最小內接相似三角形的尺規作圖法。

飛機草上的寶石---花金龜生態之初探

本研究以本鄉常見的日行性甲蟲:東方白點花金龜(Protaetia orientalis)及藍艷白點花金龜(Protaetia inquinata)為研究對象。兩者成蟲外型、習性和棲息地點皆很相似,容易造成混淆。東方白點花金龜的數量較佔優勢,而藍艷白點花金龜的體色具有較高的多樣性。兩者有種間交配的行為,但不能確定能否繁衍下一代。在本鄉,外來種的昭和草和翼莖擴苞菊是成蟲重要的食物來源。成蟲為日行性,有趨光性。野生幼蟲以腐植土為食,但也可以用甘薯塊根和麥片飼養。兩種幼蟲皆以背部爬行,其朝上伸開的足可能扮演感覺器的角色。儘管不用足爬行,幼蟲仍有攀越垂直障礙物的能力。

好球或壞球…棒球飛行軌跡的分析

因對於棒球變化球的好奇,而展開研究之旅,首先我訪談兄弟隊投手教練劉義傳,了解如何投出變化球,接著我利用玩具車的輪胎及四輪車的馬達,製成掌上型發球具,以模擬投手投出各式變化球。利用風速可達30m/s的鼓風扇作成風洞,將棒球裝在強力馬達軸承上,也請鄰居鐵工廠,幫我做一個重達7kg的槓桿,已成在強力馬達及其上高速旋轉的棒球,利用風洞及槓桿,我歸納出偏向力的數學關係式,而本研究最終目的,也是我的夢想,在電腦Excel中,設計一個控制箱,在控制箱中輸入球速、投球角度、旋轉速度、旋轉方向,在電腦螢幕中可立即呈現出棒球飛行軌跡,再輸入投球高度、打擊者身高,電腦可立即判斷是好球或壞球。

發燒中的地球

本研究針對大氣重要成分O2、H2O、CO2及汽機車廢氣進行溫室實驗,以確認大氣中是否真實存在溫氣體。另外對綠色植栽也進行類似的探討。最後對溫室效應與大氣作用的差異性做一簡單的釐清。分析顯示,大氣中水蒸氣是最重要的溫室氣體,對長波輻射(約地表溫度)有極佳的吸收能力,對於地球的保溫有最大的貢獻,因在大氣中比例變化不大,雖是溫室氣體,一般認為與地球暖化?直接關係;CO2對長波的吸收雖不及水蒸氣,但工業化後的大量排放確實是造成地球暖化的主要因之一;O2對長波的吸收不明顯;汽機車廢氣對長波也有不錯的吸收,對抗地球暖化對汽機車廢氣的控制也很重要。綠色植栽對地表溫度的穩定扮演極重要的角色,熱帶雨林面積的急速減少也是地球暖化重要因素。溫室與大氣主要的差異在於溫室熱空氣的堆積,溫室雖比一般大氣多了上層熱空氣的輻射作用,溫室效應一辭仍適合用來表述大氣中地表因溫室氣體所產生的增溫現象。

康乃馨沉睡了?蘋果催熟能力的探討

此次實驗發現蘋果能夠引發康乃馨產生睡病,以此證實蘋果具有催熟其他植物的能力,並推測是因為蘋果會釋放乙烯之故。此外,比較不同狀態蘋果催熟效果的差異,結果催熟能力:整顆蘋果>切碎蘋果>蘋果皮>削皮蘋果。

翹首振翼-再次得力

傳統的薄翼迷你偵察機為了兼顧質量輕及升力大,因此薄型機翼都使用低展弦比機翼,但此偵察機因旋轉力矩小,飛行時不穩定。第一代的風洞,我們改良出了小面積、高展弦比且升力大的機翼,雖升阻比逼近但升力仍無法超越原先偵察機,因此進行第二代改良。第二代採改良式的風洞,獲得更穩定氣流,改良式測試架,可測出拍動式單組及雙組機翼。骨架及形狀對於升、阻力有很大影響,漸縮比0.5的機翼有較好的升、阻力。由測試中發現上反角變大,雖升力下降,但阻力也大幅減小。然後加入振動機翼,並使用兩副機翼,結果升力大幅提昇,且遠遠超越第一代機翼,若改良成雙翅振動的偵察機,將擁有更卓越的機密性,對於軍事的搜索或人質的救援,必定有更佳的效果。

魚記猶存-觀賞用斑馬魚空間記憶的探討

本研究旨在探討環境對觀賞用斑馬魚(Danio rerio)空間記憶形成的影響。前人研究建構在斑馬魚空間記憶的腦區,或聲音、顏色等刺激對空間記憶的影響;本研究則證實了斑馬魚的記憶學習與環境具關聯性。本研究的原理是利用斑馬魚偏好深水區的天擇特性,加上改良自T字型迷宮的十字型迷宮,觀察訓練兩天後,斑馬魚進入深水區的耗時減少量,以推估空間記憶形成。從迷宮水體溫度及成分兩個向度進行探討,發現:低溫環境有助斑馬魚形成空間記憶。咖啡、酒精及茶有助形成空間記憶;人參、黃耆及菸草則無助於形成空間記憶。此外,本研究更運用自製的制約訓練器,發現空間記憶學習的最佳環境也能促進斑馬魚的制約行為學習,或許能進一步推廣到更多類別的長期記憶。

穩定磁場中帶電離子的移動速率

帶電粒子在均勻磁場中的移動,會受到磁力的交互作用,藉以改變電解質的濃度、磁場強度以及電解液中的電流強度,溶液中的帶電粒子便會產生不同的移動速度,經由簡單的實驗設備,讓溶液中的電子受磁力作用進而偏轉,再去藉由所量測的時間以及圓周運動的圓周長藉以推算出電解質在磁場中的移動速率,推論出,當離子的移動速度越大以及外加的磁場越強,溶液中帶電粒子本身的因磁力所造成的向心力也就越大。且電解質溶液導電後,在不同濃度時測量其電壓及電流來討論電阻值與不同濃度間的變化關係。