全國中小學科展

國中組

格子點的錯視全滿

本研究的內容關於:在一個三維的立方格子點(請見名詞定義),在其中連接格線,使得從每一面透視,行與列都被填滿格線,我們稱為錯視全滿。 我們想要找到達成錯視全滿的方法、方法數與旋轉下的相異方法數…… 對所有 n 立方格子點,我們得出以下的結果: (一)達成錯視全滿至少需 3n 條格線,且必有 3n 格線達成的情況。 (二)收集 n 錯視點集合中所有點的骨架,必達成錯視全滿。稱為錯視解。 (三)用 Burnside 定理製作程式,計算「旋轉下相異錯視解數」。 (四)使用 Burnside,計算「旋轉下相異錯視解數」的一般式、遞迴式。

風起「潮」湧-以東石測站為例探討暴潮和颱風的關係

台灣地區常受颱風暴潮災害,本研究以嘉義東石潮位測站潮位資料及中央氣象局氣象資料來分析暴潮和颱風的關係,採用 2000 年至 2006 年間有發佈颱風警報月份的資料進行處理,將颱風路徑進行區分後,利用逐步迴歸與逐時剖面分析,得到暴潮和氣象因素的關係,並得到二點結論:一、不同路徑的颱風對東石測站發生暴潮機率有明顯的差異,其中沿台灣海峽北上的颱風路徑對研究地區影響最大且暴潮強度強,而由東向西穿越台灣中部進入台灣海峽的颱風影響居次。二、由颱風及測站氣象因素和暴潮的關連性,能大致掌握暴潮發生的強度及可能發生的時間,達到暴潮預測的成效。

山棘蟻的敵我意識

在研究期間,觀察到台灣特有的山棘蟻在辨認敵我的方式與一般螞蟻不同。牠們雖然也會以氣味來辨識同窩的山棘蟻,進而接受牠們回巢,更發現牠們還會利用視覺去辨別敵我:如果入侵螞蟻的體型非常小,山棘蟻就會放過敵蟻;如果體型較大一些但仍然比山棘蟻小,牠們會馬上前去撕咬敵蟻;而跟山棘蟻體型差不多大小的,牠們會以威嚇來驅離;而體型較牠們大的,山棘蟻會趕緊逃跑。一般人對螞蟻的認知是兵蟻和工蟻最有攻擊性,但我發覺處女蟻后攻擊性比工蟻強得多;不過,山棘蟻的攻擊方式也非常特別,如果山棘蟻跟敵蟻糾纏在一起,山棘蟻會捲起來,咬住對方的觸角或六隻腳;還有牠們是少數會利用工具的螞蟻,會趁敵蟻喝水時壓住敵蟻的頭部,使之溺死;另外在此次觀察中,還發現山棘蟻會被八角和酒精的氣味殺死,而且沾上酒精痙攣死亡後,還會傳染給其他螞蟻,這也許是防止螞蟻群落擴大的好方法。

無所不在的電磁波

我們身處於電氣化的時代,每天都會接觸各種電器,只要開關一開就會產生磁場,就是我們常聽別人提到的電磁波,也常聽到電磁波對人體可能的傷害,造成人心惶惶;另一方面,電磁波的磁其實跟磁鐵的磁場是一樣的,但卻常常拿來用或是當作贈品卻沒人害怕;所以我們用日常生活容易取得的材料讓它們暴露於較大強度的電磁波與磁場的環境下,看看它們有什麼變化!有了初步了解之後,再嚐試以生活中容易取得的材料或方法,來降低或是阻隔電磁波!

自製測定重力加速度教具及其研究

(一)在我們所學的國中物理課本中,直接用來測定重力加速度的儀器與實驗是物理第二冊P111所提示的多次曝光照相機及照片,玆錄原文如下:如圖 (一)「質量不相同的兩個球同時開始落下時的情形 這圖是利用每 30 分之一秒閃光一次的照相裝置所拍攝的”利用這張照片試算出重力加速度 g的值」1.圖(一)簡介,有大小二球同時下落合攝於一張照片中,第一球為靜止位於標尺 0.0cm,其餘各球的位置如圖(一)所標示。2.計算例一:依據S=1/2gt 2.....1 1. 此處 S18=162.0cm 而 t 為 l / 30 秒的 17 倍,所以 t=0.567sec 代入 1 式則162=1/2gt 2 g=1078cm/sec 2 3.計算例二:依據 a=V-Vo/t-to....2因為g還未確定,不能用Vt 2=2gs來求Vt,均以平均值為準,則互相抵消之結果,仍為正確若V=S18-S17/t18-t17=162-144/1/30=540cm/sec Vo=S11-S10/t11-t10=309cm/sec t=7x1/30=0.23sec to=0 a=g=540-309/0.23-0=1004.35cm/sec 2 4.由以上兩種不同方式的計算例來看,應以例二較正確,但與標準值比較仍相差甚鉅,且1004.35>980 的結果更不能作令人滿意的解釋,因為1.台灣省是低緯度省份,其重力加速度應小於 980cm /sec 2才合理。2.2.空氣有阻力及浮力,所以其實際的:應小於98Ocm/sec 2才對基於以上理由,我們就請老師解釋,老師的答覆是一同作「實驗研究」。(二)在以往的國中物理課本中有 T=2 √ 1/g…… 3 一式,我們可以設計一個比較精密的單擺能自動追查出 T來,作為與動機(一)研究結果比較,這樣我們所求得的 g 值不是更較正確嗎?

鹽分對大麥發芽及種子轉換效率之影響

本省自光復後,由於社會安定,經濟繁榮,人民生活日趨改善,啤酒之銷量巨幅增加,而釀造啤酒之主要原料 ─ 大麥向由國外輸入耗費外滙至鉅,應謀求自給自足,若能將瀕海地區之海邊新生地利用於大麥的農業生產,則對人口稠密,耕地面積有限的本省而言,確有其經濟價值。由國中生物課本得知,作物種子發芽開始時,種子迅速吸收水份,種子內貯藏物質轉移到增加的莖軸上,發芽初期根及芽祇有微小延伸,後來根的延伸加速第二天即增加 8倍。有關作物發芽與鹽分關係的研究,早在 1952 年即由Ayers 開始,他提出鹽水導致有些作物發芽率的減少,乃由於種子內部有毒氣的累積。又 Ayers之報告亦知,高鹽分的情況下,大麥種子雖有初期發芽現象,後因鹽分濃度太高,而使胚功能停止,以致影響正常發芽,鹽分的傷害,延長大麥發芽之時間。此外,由於鹽分之存在,會直接降低滲透潛勢,使水分潛勢降低,進而影響到種子吸收水分之能力,使發芽率受到影響。不過,低鹽分濃度確實對於某些植物有促進發芽之現象,其因可能由於在鹽分中的離子克服了原先在種子內的缺乏。鹽分除了抑制發芽之外,同時也抑制幼芽與幼根之生長發育,此可能係由於細胞之分裂與延長受低滲透觸勞之抑制。Ho-ffman 又述及大麥幼芽對低滲透潛勢比幼根敏感且幼芽受溫度及水分缺乏相互間的影響較大。Springuel 指出幼芽之伸出,對鹽分的增加較幼根敏惑,不過鹽分對幼芽與幼根之影響,除了低滲透潛勢之抑制作用外,鹽分之毒害也會影響到幼苗之生理代謝。例如 Na 或 CI 會直接影響到幼苗表皮層對其他離子的選擇通透性,在鹽分繼續增加之情況,使其他陽離子,例如水的吸收減少,P 之吸收也因 CI 之存在而受抑制。本研究之主要目的乃在探討不同鹽分濃度處理對各大麥品種之發芽率,發芽速度及其幼很與幼芽生長所造成之影響,並同時比較這些生長現象對鹽分所表現之反應是否在大麥品種間有以顯著性之差異存在。

利用火花放電測定物體的加速度

上學期在上運動定律那一章時,課本講到兩種測定物體加速度的方法一一利用水鐘或振動計時器。但是我們用這兩種方法實驗的結果,發現誤差很大。我們去請教老師。是否有比較準確的方法?老師說:「最精確的方法,是使用閃光照像。但是這種設備昂貴,並且操作複雜。」於是這個問題引起了我們的興趣,我們希望能夠利用理化實驗室現有的設備,設計出一種操作簡單,又比較準確的方法,來測定物體的加速度。此外我們也想推出一些公式,以便根據物體運動的痕跡,推算它的瞬時速度及加速度。

坐在家裡也對環境有影響力嗎?

「人類在地球上已經創造了許多美好有用的東西,生活水準因此日益提高。但是 …… 空氣、湖泊、河流和海洋的污染,使先知先覺的人,感覺到人類面臨著在地球上繼續生存的危機」,而以我們一個中學生,究竟有多大力量來避免這些?於是我們觀察家裹附近的水溝,有的阻塞著,混濁汙穢不用說了;就是下水道的流水,情況也不見得很好,甚至還會激起許多泡沫,這些水如果流入了河流,那些水生生物豈不都要遭殃了”倘若人的數量少,所製造出來的污水或許可被大量的河水沖稀,但是如果站在丹鳳山上看見北投一大片住家,再想想台北市擁擠的情況,真難想像這些家庭流出來的廢水,聽貫穿在台北市的基隆河、淡水河如何消化?我們曾沿著下八仙基隆河堤觀察基隆河,看見它沒有生氣的樣子,猜想家庭污水對它可能有很大的影饗。因此我們想就家庭中可能造成水污染的原因加以探討。

有趣的水玉黴

我們在鄉下偶然看到馬糞上長了肉眼清晰可見的橙色黴菌、晶瑩剔透,非常可愛,為了更進一步了解它,因而設計下列各項有趣的生理實驗。

永春坡安全嗎?

(一)在山坡地普遍被開發的今天,本校(永春國中)?被建在著名的永春坡上。每天踏著幾百階的樓梯,望著對面奇特的高山(象山、五指山)無不驚嘆大地的神奇。 (二)有次單槓課,發現地上有裂痕,並有明顯下陷現象,不知是否和學校建在坡地有關? (三)每次到下雨天,自強樓四樓都有漏水,經觀察發現,兩棟樓之間有很寬的裂縫,難道也是地層下陷所引起? (四)在報上每次豪雨過後,就有坡地崩塌房屋被壓的新聞,不禁杞人憂天的想到,永春坡如果發生山崩,那永春國中不是有危險了嗎?因而引起了我們研究永春坡的興趣。