全國中小學科展

國中組

黃鉤樂、黃勾勒

在為期一個半月的研究中,我們定期外出採集樣本。我們在室內佈置了適合黃鉤粉蝶幼蟲生長的環境,擺設油菜花及樹枝,觀察他們化蛹的情形。另外,我們也分別進行了替代寄生植物的實驗,利用油菜花以外的十字花科植物作為實驗對象。在生命週期,我們將幼蟲放在飼養盒,每天觀察、作紀錄,並同時飼養紋白蝶做比較。分布地區的部分,則是列出了幾處發現黃鉤粉蝶的地方,並請地理老師幫助我們做分析。本文的研究,讓我們充分的了解蝴蝶的一生及黃鉤粉蝶的特性。

太陽差異自轉之研究

今年太陽黑子活動邁入高峰期有較多的黑子可觀測,太陽黑子在不同的時間地點,有不同的變化。像高緯度如低緯度的太陽黑子不僅出現的機率不一樣,連轉動的週期也不一樣,我們在好奇心的驅使下,決定要研究這個富挑戰性和趣味性的問題,再加上前年的學長們的研究,留下許多相關的紀錄,我們更容易探索這個問是。於是,立刻展開漫長的研究之旅…

神奇的費氏數列

曾經在數形關係的章節中,遇到了數列1,1,2,3,5,8…,覺得這數列真是與眾不同,詢問老師後才知道這數列的名稱是斐波那契數列,且這數列是在13世紀初的數學著作中被提出的,更有趣的是一開始其實這是個生小兔的問題,於是決定與同學一起研究這特別的數列------斐波那契數列。

風和日「曬」-太陽能蔬果乾燥屋

本研究透過太陽能熱水器的原理引發靈感,設計出了一款金門電話亭造型的「太陽能蔬果乾燥屋」。 研發過程中進行了集熱盒材質、塗面顏色、集熱管孔洞和煙囪位置與空氣對流的實驗,並針對第一代乾燥屋進行尺寸、收納及便於攜帶的改良。實驗結果證實,不管在多雲時晴亦或是晴時多雲,乾燥屋的烘乾效果都較直接日曬好,屋內外溫差甚至可以達到13℃,且放置於乾燥屋內較為衛生,濕度高時,屋內的濕度也較屋外低,濕度差最高來到34%,不同水果在白天6至11小時的戶外曝曬下,水果乾燥率均能達到70%以上,已達到可食用保存和食用的乾燥效果。這套裝置如果可以普及化,便能達到家家都能自製便宜又健康的水果乾,且夏季水果滯銷的問題也能有所改善。

長方形交替切割成正方形的問題

國中數學課本第四冊曾提到黃金矩形的意義。如圖,長方形較長的部分剪下長條叫做「橫切」,剩下的長方形,依與橫切垂直的方向剪下長條叫做「直切」,而黃金矩形經橫切即直切交替切割下,可切出無限個正方形。我們便想,什麼樣的長方形可交替切割成有線個正方形。

金門地區重要湖泊水質調查與研究

昔日,金門的水,成就了聞名中外的高粱酒,在池塘,小河,或湖中悠遊,戲水,摸魚蝦貝類是金門人兒時最美好的回憶,近年來,金門的水,是否依然甜美甘醇,望著浯江溪,山外溪、金沙溪那一幕幕不堪入目的景色,令人懷疑,它呈現的是又臭又髒的汙水,和幾株早已枯萎的雜草,以及一股嗆鼻的臭味,也許金門在變,在轉形,隨時代巨輪往前進,人們為了個人的享受而蹧蹋美好的水源;我們很想知道現今金門的水,作為飲用水,灌溉水,生活用水,而後變成的放流水,其中變化有都嚴重?希望透過實地觀察與實驗,更清楚認識金門湖泊的水質。

聞「數」起舞

笛卡爾結合幾何與代數,讓我們了解直角座標的美,體認代數與幾何有著密不可分的關係,因此本研究中結合數列和平面圖形-正方形、六邊形、三角形,按著左轉或右轉的規則行走舞動的軌跡,交織出多種複雜卻具有規律的有趣圖形。我們利用方格紙及GSP軟體繪製出這有的像風車、有的像烏龜的圖形並進行歸納、推測與證明。研究結果顯示:轉彎時的角度和方向是影響圖形的變化最關鍵的因素;利用外角和與對稱等相關性質可證明舞步圖形是封閉圖形與否。舞步數列的循環次數與舞步軌跡所圍成的面積、周長、重疊線段的長度在研究中也都可得出個別之通式。

塑膠土保水性對植物生長的影響

台灣每年總要遇上一段枯水期,農業活動被迫休耕,農業經濟損失不少,為了節省可利用的水資源,以聚醯胺(polyacrylamide)所製成的塑膠土作為土質實驗,此塑膠土攜帶方便,且可重複使用,當吸飽水後可增為原來的50倍體積,保水力為一般砂土的270倍,形狀由吸水前之固體顆粒變為吸水後之果凍狀,然而對植物根部較沒有附著點,因此我們以塑膠土混合泥砂來達到使植物生長更好的土質調配。觀察結果發現植物在有塑膠土植栽中,無論是發芽率、生長率(含芊插植栽),都比一般土質生長良好,但跟侵入塑膠土內,因此給予其乾旱期,植物也能在缺水的情況下生長但不枯萎,惟在環保上的顧忌將是在下一次實驗的發展主題。

改過遷善的紅衛兵─福壽螺卵的秘密

福壽螺損害台灣的農作物和生態環境,但是卻有紅色鮮豔的卵。我們想研究福壽螺卵的特性,以找出提高利用價值讓卵減少的方法。我們發現卵外面膠質的成分含有蛋白質,碳酸鈣佔卵殼很大的比重。卵的紅色色素是水溶性的,主要的是吸收綠光和部分藍光。我們將紅色色素用濾紙色層分析法純化後,認為可能是蛋白質。我們發現卵的稀釋汁液可以抑制大腸桿菌生長,造成抑制作用的成分不耐高熱。將卵的汁液放入湯圓中,煮好後顏色是橘色的。卵汁液對昆蟲和草履蟲沒有毒性。和市面上食用色素比較,卵的色素顏色耐酸鹼的能力並不差。福壽螺卵的成分有開發成為抗菌劑或紅色色素的潛力。

鰭中有軌-改良課本「觀察小魚血液流動」實驗與發展測量血液流速方法

本研究改良課本「觀察小魚血液流動」的實驗方法,首先建議使用白尾型鯽魚或白化孔雀魚作為觀察材料,可以容易且清楚觀察到尾鰭的血液流動情形。本實驗也發現使用覆蓋材質壓住小魚的鰓蓋是造成小魚經常跳動的原因,因此建議使用浸過冰水(15℃)的挖洞魔術擦來覆蓋小魚,也建議觀察小魚時間勿超過十分鐘,並使用護貝膠膜作為觀察平台來改善課本實驗缺點。我們也研發「顯微投影暨畫格計時測量法」來測量血液流速及測量血球與血管大小,結果發現鯽魚離開水缸觀察時,尾鰭的微血管血液流速多介於150~400(微米/秒),此數值可作為小魚生命力的觀察指標。最後設計一個有水流循環的觀察平台,希望可用來延長觀察小魚血液流動的時間。