全國中小學科展

國中組

威『振』八方、不同凡『響』

本研究是延伸課本有關音叉振動實驗,進一步了解如何使音叉及所配合的音箱振動更持久、響度更大。本研究所有數據,相關係數均達高度相關。首先在研究一中,我們確定音叉應擺在木箱正中央,振動效果最佳。接著在研究二中,發現音箱木板厚度越薄時,聲音越持久,但敲擊音叉後所產生的聲音響度較小。在研究三中,若不考慮音箱內空氣柱的共振,則以音箱孔徑越小,聲音越不易衰變。在研究四中,我們成功驗證,若能引起箱內空氣柱的共振,則聲音越不容易衰變。在研究五中,發現音箱採橫式隔間時,隔間數愈多,聲音衰變較小,初始響度愈大,且隔間方式明顯影響研究結果。在研究六中,發現音箱材質,會影響發聲時間。最後在研究七中,發現音叉股數越多,振動時間越久。

三角形邊角關係與相似形之探究

在本文中主要考慮θi=tan-11/i ,i∈N這些特殊角之間的關係。本文前段主要分別利用相似三角形性質與正切函數和角公式求解一個較大角 θk 拆解為數個角的關係式(使用遞迴關係、迭代式、基本對稱式表示)。後段則延伸探討、驗證其相關有趣的結果、應用等,例如 : π/4=tan-1⁡1/1=∑i=0∞θF(2i+1) ,其中 Fi 為費氏數列的第 i 項、Machin formula、3π/4=∑i=1∞tan-12/i2 。在本文中,我們利用了弳度取代度度量來描述角度並且使用複數、極式、遞迴數列、矩陣、行列式…等數學工具與GSP、excel、python程式等軟體工具,來實作、觀察、整理、歸納、推論與驗證我們的研究。

微風六型水族冷暖過濾整合系統

本研究主要目的在於設計一套環保節能、價格低廉且維修方便的水族整合系統。因此我們針對市面上常見的水族設備進行優缺點分析,並且從冷卻、過濾與溫控三大方向進行研究與改良。實驗過程有以下幾點重要心得與發現:小型水族系統可採用致冷晶片(Thermoelectric Cooling, TEC)作為冷卻機的冷卻核心,其整體表現優於傳統壓縮式冷卻機;致冷晶片的「熱面」散熱越好,「冷面」致冷力也越好;致冷晶片雖然運作電壓越大時,降溫幅度越大,但最佳經濟模式為在電壓12V下運作;致冷晶片在室溫越高的情況下運作,冷卻效果越好;致冷晶片搭配電子式控溫器,水溫控制的精確度較高,但也因啟動次數較多,造成晶片故障率提高;我們所研發的「微風六型不鏽鋼冷卻平台」為升降水溫的最佳介面;「微風六型水族冷暖機」搭配「側面強制過濾+底部過濾」的過濾方式將可適用於所有的水族養殖系統;「微風六型水族冷暖整合系統」採模組化設計,維修容易、價格低廉且環保節能為值得推廣的水族整合系統。

海邊的風吹砂怎麼會膠結成塊呢?

風吹砂的砂粒中含有大量的碳酸鈣,當帶有酸性的雨水和濱海植物根部釋出\r 的物質溶於水中,就會侵蝕碳酸鈣,並沈澱於顆粒的細縫中,形成灰白色、半透\r 明和黃褐色的細小顆粒,將風吹砂顆粒膠結起來,這些細小顆粒就是膠結的介\r 質。碳酸鈣含量越多,介質與顆粒間的接觸面積越大,膠結就越緊密。\r 而風吹砂顆粒膠結時形成的分層,是由規律的季風帶來砂粒並膠結,其中一\r 次風吹就會造成一次膠結,若過程中有間斷,會因分界處較脆弱而形成分層。

出『棋』致勝

正如大家所知:「鴿子棋」又稱「對頂棋」,是一種規則簡單,清晰易懂的遊戲,其玩法複雜且富挑戰性,便想要將其致勝的方法完全找出,可是過程中在網路上發現名為鴿子棋的遊戲可以直接在線上與電腦比賽,由此可見其致勝的方法一定被研究出來了,於是想到改變遊戲規則-最多走3 步來研究,發現找到的一些致勝點在鴿子棋規則下是不適用的,且在網站中並未發現有類似的遊戲,也就是說這算是新的遊戲。經歸納後發現:設「a1,a2 ,a3 ,…,an」為一組棋盤m×n 的間隔,若a1, a2 , a3 ,…,an 中有大於3 的數字,先將其減去4 的倍數,得到新數據「b1, b2 , b3 ,…,br」,其中1≦b1, b2 , b3 ,…,br≦3,而當r為偶數時,若「間隔」可拆成x組棋盤8x2的致勝點,則「a1,a2 ,a3 ,…,an」為一組mxn棋盤的致勝點;當r為奇數時,若若「間隔」可拆成1組棋盤8x3及y組棋盤8x2的致勝點,則「a1,a2 ,a3 ,…,an」為一組棋盤mxn的致勝點。另外,我們也歸納出快速檢驗致勝點的方法:若有一組間隔,其\r 中有數字大於或等於4,則先將該數字減去4 的倍數後,而能將該組數據拆成若干組「1,1」、「2,2」、「3,3」或「1,2,3」的組合,而沒有剩下任何數字時,則此數據即為致勝\r 點。還有,在整個研究中我們也探討其致勝的規律、原因及致勝移子的技巧等相關性質;雙方棋子在「布局」及「對弈」的過程式相當複雜及有趣的,若能利用本研究結果,不但方法容易、步驟簡便、且不易出錯,更能達到省時間與高效率!使我們充分體會「從遊戲中學數學」的樂趣。

利用微量天平測分子直徑

化學課本第六章曾教我們利用油膜實驗求硬脂酸分子的直徑。當我們興奮的進行實驗時,卻失望的發現油膜形狀極不規則,面積不易測量,使測出的分子直徑誤差很大。為能更準確的測量油膜面積,我們利用透光原理將油膜投影描繪在方格紙上,再利用微量天平測出方格紙的質量,最後將質量換算成面積,如此就能更精確的求出分子直徑了。

簡易星座位移自學機

人類是自然的寵兒,理應主動地接近自然,了解自然。宇宙是自然的全部,包含了天和地,內中還不知道有多少學問,等待看人類去發現,了解和運用,天上的星星雖然只是自然的一部份,但是我們又知道多少呢?尤其是我們這些國中學生,白天看不見星星,晚上又被強烈的電燈遮蔽了星星的面目,深夜嗎?我們要睡了,因為怕明天上學會遲到啊!所以我們想做一們白天也可以看星星的機器,來滿足我們和以後的學弟學妹們的求知慾。我們把構想說給老師聽,經老師們的同意後,就著手做了這一台自學機。

屹立不搖-以積木模型模擬建築物探討地震S波的影響

本實驗目的在探討哪種建築結構可得到最佳的抗震效果,我們下載軟體(AccelView)測量地震時的加速度大小,自製滑車及橡皮筋製造震動平台模擬地震情況。實驗後發現(AccelView)軟體可測得精確的加速度大小經高精密度加速度感測器證明。建築座向需考慮台灣附近斷層位置,減少地震所產生的破壞。加強地基深度時,可增加建物的抗震能力。建物高度越低,底面積越大抗震能力越佳。目前常見的建物造型如L形、ㄇ形、H形、十字形、T形不影響抗震效果。建物突出造型,連結處會在地震發生時造成受損情形。當梁柱位置不對稱或梁柱不足時,地震會使建物產生轉動現象,容易因扭轉而倒塌。土壤顆粒較小的粉沙地質產生土壤液化,會使地震造成建物下陷或倒塌的結果。

會聲會影的賞蛙密技

家中附近的蛙鳴聲開始了賞蛙和養蛙的探究歷程。過程中觀察到梭德氏赤蛙卵和蝌蚪的發育過程,也飼養澤蛙、黑眶蟾蜍和莫氏樹蛙觀察其攝食、棲息、挖洞、裝死等行為。由於賞蛙過程經常遭遇未知蛙,因而製作台灣蛙類的二分叉檢索表,並分析台灣33種蛙類外型和構造上的特徵及鳴聲長、鳴聲間隔及主頻率等聲音特性,利用Excel軟體發展台灣蛙類的『會聲會影檢核表』能快速而正確的判斷未知蛙種,以Excel篩選的方式突破一些二分叉檢索表檢索遭遇的問題。作者也試著開發出自動分析蛙聲的程式,利用手機、PDA將檢核系統行動化。經過教學與測試,多數中小學生能順利使用此檢核出未知蛙種,作者也建立網頁將研究結果推廣與分享,希望大家一起成為賞蛙愛蛙的賞蛙達人!

風雲變色─鐵銹的探討

國二理化第一冊中,鋼絲絨生鏽的實驗提到鐵生鏽需要氧氣和水,然而影響鐵生鏽的原因僅是如此嗎?鐵鏽只有黃褐色的嗎?我們生活中因為鐵被腐蝕而帶來不少損失和困擾,坊間防鏽及除鏽的偏方五花八門,在在引起我們對於鐵被鏽蝕的興趣,雖然老師說這個化學反應很複雜,我們仍希望藉助電子媒體來詳細探討一番。