全國中小學科展

國中組

莫利三角形的孿生兄弟

你知道嗎?我們隨手畫出的莫利△其實不一定是莫利△本尊而是它的孿生兄弟,眾所周知吾人無法用尺規作圖直接操作莫利三角形,本文使用尺規作圖由內而外揭開了它的面紗,使用尺規作圖畫出所有的莫利直系家族,更進一步的畫出他的孿生兄弟家族。一般的莫利△包含一個內莫利正△、一個外莫利正△及三個旁莫利正△,本文利用尺規作圖又找到了他對應的孿生兄弟內莫利正△、外莫利正△及旁莫利正△。前人亦曾從不同方向間接使用尺規去作圖,但他們只能觀察莫利原生家族,反觀本文指定一正△當內莫利正△,用尺規作圖反向操作出一組原生莫利家族及其對應的另一組孿生家族,過程中利用到的輔助圓具有神奇的功能,它將隱藏一百多年(1899~2013)的"莫利完整家族"發掘出來,這個輔助圓也讓我們了解誰是本尊誰是分身。

解開「澱粉~碘」的藍色密碼

「澱粉加碘液會呈現藍黑色」,真的是如此嗎?本研究以碘液去測定(1)生的澱粉類食物 (2)熟的澱粉類食物 (3)少量的澱粉粉末 (4)生的澱粉液 (5)水煮後澱粉液 (6)離心後澄清液 (7)生的澱粉類食物之搗碎物及汁液 (8)熟的澱粉類食物之水煮液。結果發現澱粉中會呈現藍色的關鍵成分(直鏈澱粉),經水煮會溶於水中,所以碘液加在澱粉類食物的水煮液、水煮後澱粉液、離心後澄清液中,都會明顯出現藍黑色(或藍色)。我們也測出藍色的最大吸光度波長是 620nm,在這條件下測定樣品吸光度的大小,做為樣品顏色深淺的指標。此外,澱粉煮沸時間愈久,吸光度反而愈低,澱粉只要加 80℃的熱水,就可得到最大的吸光度,此結果最後由顯微鏡觀察澱粉粒的狀態而得到證實。

校園常見植物抑菌效果之探討

本實驗以31種校園植物作為材料,利用瓊脂紙錠擴散法測試對於常見細菌,包括金黃葡萄球菌、綠膿桿菌及大腸桿菌之抑菌性。結果發現麒麟花、緬梔及茄苳對於金黃葡萄球菌及抗藥性金黃葡萄球菌有抑菌效果,且植物研磨液之濃度和抑菌圈大小成正向關係。再用濾紙層析法發現麒麟花和茄苳之抑菌成份以丙酮分離效果最好,緬梔則以水分離效果最佳。不同pH條件下,緬梔和茄苳研磨液在pH2-12都有很好的抑菌效果,但麒麟花研磨液在pH10以上抑菌效果較佳。溫度對於抗菌成份的影響,發現麒麟花和茄苳研磨液煮沸3小時抑菌效果更好;緬梔在100℃即失效。本實驗所發現的抑菌成份為天然來源,不會造成環境污染,不僅符合環保原則,且對於人類之健康將有莫大之助益。

告訴你有多「色」--探討植物染色的效果

本實驗透過影像軟體的協助,擷取RGB值與灰階值,來分析布料種類、布料前處理、光照、洗劑處理、媒染劑如何影喜植物染色的效果,結果發現:1.布料前處理的影響根據布料種類而有差異,人造布料較需要布料前處理。2.布料種類以植物性布料染色效果最好,植物性布料次之,人造布料最差。3.光照、洗劑處理均會改變染布色澤,甚至會造成退色現象。4.媒染劑會使原本的染色色調改變,效果因煤染劑與染材種類而異。

斷尾球「生」~探討羽球羽毛對飛行的影響

從平時練習的羽球中,發現羽毛形狀及疊合方式存在明顯差異,於是著手設計空氣壓縮推進噴射的方式探討軌跡差異。利用四個排風扇並排製作垂直風洞,再將球頭鑽洞放入滾珠軸承及牙條作為支架,使穿過支架的羽球在垂直風洞中仍然能夠自由旋轉以利取得運動時的阻力、轉速及側向力。實驗數據顯示,羽毛只要經過修剪,阻力多會下降;若修剪外側羽毛,高速下的轉速可大幅提升,但低速時則因受力面積減少導致轉速下降;但羽尾若破壞程度太大,如:剪成平頭狀,會使得轉動能力下降,甚至低速時無法轉動,飛行距離也明顯提升。最後,斷翅的實驗出現了一個有趣的結果:透過斷去第二根羽毛達到對稱的缺口,可挽救失控的側向力,提升破損羽球的練習價值。

「蛹」恆的約定

我們好奇樺斑蝶幼蟲如何找尋適合結蛹之處,於是我們設計實驗,觀察樺斑蝶幼蟲找尋結蛹位置、前蛹、蛻皮、化蛹到羽化的行為現象,分析結蛹位置後,發覺蛹重與葉柄所產生力矩與物理學的靜力平衡有關連,進而設計實驗與器材測量及驗證。發現結蛹位置葉長與蝶蛹結構符合黃金比例。其次,探索不同結蛹環境對蛹體懸掛的影響、絲座與懸絲器所能負載重量的關係及大氣溼度是否會改變絲座的負重。由結果得知蛹的負重比值、幼蟲選擇結蛹在葉長黃金比例位置、葉片重心±1公分、切角110度和柄角130度產生力矩最大值,促使結蛹葉片易被吹拂搖動而不會和其他葉片有所不同,更對蛹具有穩固、隱蔽的保護意義,令我們讚嘆生物為生存所做的精密計算。

農曆閏年有規則嗎?

遠古時代,神農氏教民耕種,奠定了我國農業的基礎,而後殷商朝代創了夏曆一一陰曆,依著時節,播種、收割;曆決都有它一定的規則。我們對於農曆的閏年了解多少呢?可否用相似於陽曆的固定方法來佔計農曆的閏年或閏月的規則。

電池 DIY

本實驗使用日常生活中隨時能找到的硬幣與金屬和一些電解質,希望能做到點亮燈泡的目的。經由先導試驗的電極材料測試選擇後,以銅、鋁作為陰極和陽極,廚房紙巾承載電解質,利用三用電錶測量多種電解質製成電池之電壓與電流。系統化地測量後,找出其中最安全、最具經濟效益的電池組,加以串聯點亮燈泡。一、本實驗發現:(一) 電池電壓的大小隨電極材料而改變;(二) 電池電流量的大小與電極面積、電解質濃度、電解液厚度、電解質種類有關係;(三) 硫酸和鹽水是最具經濟效益的電解質,其中又以鹽水為最安全與最容易取得的電解質;(四) 電池串聯時,電壓能夠累計;(五) 緊密度影響毛細現象。二、本實驗成功製作出能夠驅動小型電器的電池,並能持久使用。

生命的傳承……… 非洲鳳仙花的減數分裂

使用庭園常見花卉─非洲鳳仙花,觀察花粉母細胞減數分裂的過程,並與玉米作對照,將減數分裂各時期以顯微拍照之。由觀察中紀錄減數分裂各時期的花苞大小,找出適合觀察的大小為 0.19cm ~ 0.77mm ,此花苞發育期間可以清楚看到一個花粉母細胞變成兩個,再很快變成四個花粉粒的過程。我們發現這是一個最適合印證減數分裂的實例,以補充國中、高中課本具像照片之不足。

揭密「磁浮列車」

從小,我就對磁鐵這種礦物感到新奇,而近幾年又出現一種利用電磁鐵的磁極變化來產生動力的交通工具----磁浮列車。所以我就上網蒐尋相關資料,結果卻意外的發現一整套的磁浮列車模組,因此我就針對它的各種模式加以變化,並將地形的變化融入研究中,做為這次的研究方向。在這次的實驗中,我探討了(1)磁軌排列方式及間距(2) 車底磁鐵的排列方式、方向及間距(3)側面磁軌NS極、堆疊數目及間隔,並在最後將以上的最好變因融入高低起伏的地形中,做出一款只需些微動力就能向上、下滑行且效果最好的磁浮列車。