全國中小學科展

國小組

獨「數」E格E型棋盤最少步數的探討

單人棋戲,看似簡單,卻包含先人古老的智慧,蘊含無窮變化,雖然沒有對手和您同時競賽,但盤中乾坤卻是充滿想像空間,會讓人一上手就欲罷不能。 自製E型棋的玩法是:在E型棋盤中,每個橫排放入數量相等的棋子,每次只能移動1顆棋子,移動至指定空格即算一步,最後棋子要上下交換排列,並找到最少步數。 本次研究想透過數學中的歸納與分析,其中「棋子的步數」是否有特定的規律性,以及「棋子的走法」是否也隱藏著有趣的數學道理,我們不斷嘗試各種走法,雖然過程複雜繁瑣,但最後都得到排列的規律性,也有了肯定的結論。

「藻」到「白」頭~綠藻(礁膜)褪白探究

在校訂課程清洗「遛海菜(礁膜)」時,耆老說沾染到露水的礁膜會變白,因這句話展開這次的研究。 我們探討不同來源水、日照、紫外線燈照、溫度、脫水時間等變因,再利用手機光譜儀與ImageJ軟體分析,得到以下結論: 一、浸泡過海水的葉綠素萃取液優於其它來源的水,其餘各來源水的差距不大,所有淡水接觸皆易造成礁膜褪白,並非僅有露水。 二、日照會影響礁膜褪白,紫外線對褪白的影響勝於日照;此外,以碘液檢測澱粉反應亦可是檢測指標。 三、氣溫對於礁膜褪白並無影響。 四、以海水清洗,脫水時間對於礁膜褪白無明顯影響;但以自來水清洗,脫水能明顯改善礁膜褪白。 五、澎湖日常清洗礁膜的方法,以海水清洗時,礁膜較不易褪白,優於自來水。

「毛」起來吸油!

這次科展主題是「毛」起來吸油,本研究主要探討人類頭髮的吸油特性,在不同情況下影響頭髮吸油量之因素的研究情形。為了要確保研究過程的準確性,我們在同一研究中使用同一批頭髮,並且自製「頭髮清洗儀」、「頭髮烘乾箱」、「吸油包投放器」。 研究發現,頭髮的特性之一就是親脂性,所以碳氫化合物會黏在上頭,頭髮表皮的毛鱗片因酸鹼、溫度等因素而合攏或張開,而毛鱗片之開合程度影響頭髮吸油量,經過研究發現,用暖風吹乾的頭髮吸油量可以達到原本重量的5.6倍,毛鱗片在高溫和鹼性環境下會讓鱗片張開製造更多的吸附空間,利用此處理方法製作吸油包,使之實際運用於家中廚房廢油清理或水面上汙油吸取。

利用學校廢紙再製成多功能收納櫃

基於環保的觀念以及資源回收再利用的精神,本研究針對回收的紙類,經過再製的過程,做成多功能收納櫃。實驗過程藉著試驗失重率、表面摩擦力、厚度、變形度、耐應力等方式來驗證紙漿板的特性,最後結果經過統計分析後評選出製作紙漿板的最佳條件以及紙與膠的最佳比例(2:1),為製作出符合需求、美觀且耐應力強的收納櫃。 成品的外型設計上,考慮應力及可堆疊性等因素,決定採取六邊形(蜂巢式)設計,並且專門為六邊形收納櫃製作一組模具,另外,更研究此模具如何將紙漿定型、脫模以及成品的乾燥方式,最終將最佳比例的紙漿填入模具中,經過乾燥的過程,做成符合需求的收納櫃,以便能運用在生活中並達到資源回收再利用的目標。

當孑孓遇到手香-最低致死濃度推定與應用

我們透過文獻探討,了解到手香的種類、成份、功效以及孑孓的構造與特性,研磨到手香葉片,進行對孑孓的生理效應、汁液的化學活性以及校園實地應用。研究發現:不同濃度到手香溶液會影響孑孓的活動能力、心跳速度及趨性行為。溶液濃度越高,孑孓的活動能力越弱,甚至會迅速死亡;孑孓的心跳速度會隨濃度的提高而加快;孑孓會向濃度較高的地方移動。在致死濃度方面,到手香溶液24小時的半致死濃度約為0.363倍;48小時的半致死濃度約為0.137倍,濃度越高孑孓死亡時間越短。透過在校園實地的應用,歸納出到手香具有容易栽植/大量取得的特性,利用濃度0.4倍以上的到手香溶液對校園周圍進行噴灑,既能杜絕病媒蚊幼蟲孳生來源又能達到綠化、美化環境的效果。

春暖花開-探究紙花的開花現象

本研究以紙花的開花現象快慢為主,利用生活中常見的紙張,結合課堂中學到的紙花,將各種不同材質的紙摺成紙花,比較紙張材質之延展性下,給予不同能量的控制,如:紙張材質(孔隙數多寡)、紙張面積大小、紙花底部吸水面積、紙花底部摺線。除此之外,亦比擬氣溫,由相同流體性質的水來進行實驗,透過實驗結果推測紙花克服摺疊後所產生的力矩在水中開花與何者關係較密切。研究結果顯示對於紙張質料本身最直接造成紙花開花現象的快慢差異,採用教學常用之蠟光色紙為實驗器材。另外,透過溫度比擬實驗得知,當平均溫度到達30至40度之間,將會造成紙花開花現象速度加快,可推知在溫室效應下,當氣溫上升,此時紙花開花現象也會隨之增快。

「粉」墨登場-柯氏素菌瓢蟲和胡瓜白粉病之探究

本研究以柯氏素菌瓢蟲(Illeis koebelei)針對白粉病來進行生物防治研究,柯氏素菌瓢蟲屬於完全變態昆蟲,幼蟲4齡,各齡期約2至3天,卵期約6.5天,蛹期約6天,從產卵至羽化成蟲約需23.7天,建議以前胸寬來推估幼蟲齡期為佳。 終齡幼蟲取食白粉病菌的平均速率為0.84mm2/分,成蟲則為1.15mm2/分,是終齡幼蟲的1.37倍。放置5隻成蟲進行生物防治,100%感染的胡瓜子葉約需0.3個工作天;60%感染的胡瓜本葉約需4個工作天;南瓜葉則需8.1工作天。以60%感染的葉片進行生物防治估算成蟲所需數量,胡瓜子葉僅需一隻即可於1工作天內完成,胡瓜本葉若一個工作天內要吃完,則需約21隻,但瓢蟲密度可能偏高,建議放置4隻可於5個工作天內吃完或7隻可於3個工作天內吃完。

奇偶互換-怎樣回到原位

本研究為探討奇數n分為(a,b)整數對後,不斷取偶數除以2加於奇數上的交換過程。 我們從交換過程推導出交換元素 (H×2k,(n- H×2k)),並找到交換奇數集合H,透過交換奇數列表能更快找出數字n中有幾個循環,另外也發現nx=2(x+1)k+2x×k+2(x-1)k+....23k+22k+2k+1時不可交換的數字規律。 交換奇數列表在階段k時,可知[n-(3×2k+1)]÷2k+1=sk...qk,若qk2k,則階段k最小的數字= qk-2k。 依照發現,可列出數字n的所有交換奇數列。 之後,發現交換奇數的排列呈現迴圈規律,並進一步找到形成循環的條件與糖果數目左右交換的關鍵點。 此外還找到了位置移動數列:y×(2k)0,y×(2k)1,y×(2k)2, y×(2k)3……y×(2k) (x-1) 以及位置移動級數s(k,y,x)= y×[1-(-2k)x)]/(2k+1) 透過位置移動數列可更快速的列出迴圈,達到快速降階,更迅速找出循環的目標。

泥、沙和礫石超級比一比之首部曲

研究動機:生活上,我們會接觸泥、沙和小礫石,為了讓我們對泥、沙和小礫石有初步的認識,而進行相關研究。 研究內容:進行不同泥砂及礫石等的滲水性及吸水性、產生音量大小、傳導音量大小、減震效果、抵擋鑽刺效果、水花濺起的情形、形成砂石堆的高度坡度、以小礫石及砂填補中礫石堆的穩定情形比較、摩擦力比較及反射光線比較實驗。 研究結果:各種泥沙、礫石,有的較光滑粗糙;有的減震效果好,有的傳導聲音效果佳;有的抵擋鑽刺效果佳、有的可避免水花濺起的情形等各有不同。了解種泥沙、礫石的特性,就可在生活上善加利用。

礁溪蕹菜裡的祕密

礁溪蕹菜(空心菜)裡面有什麼?裡面是真空嗎?還是有氣體呢?如果裡面有氣體,會是什麼樣的氣體呢?與空氣的成分一樣嗎?如果不同?那與空氣的成分組成比例有差異嗎? 氧氣及二氧化碳是植物生存的重要氣體,植物行光合作用時需要二氧化碳、葉綠素及光產生氧氣,植物行呼吸作用時則是吸入氧氣吐出二氧化碳。如果空心菜裡有氣體,這兩種氣體的含量會是多少呢? 我們用大理石與鹽酸來產生二氧化碳,再將二氧化碳與空氣混合成不同的比例,利用二氧化碳與澄清石灰水會產生白色混濁的現象,再利用透光率的不同,去比較估算礁溪空心菜裡面的氣體所含二氧化碳的含量。我們也利用鋼絲絨生鏽時所耗掉的氧氣量來與空氣做比對,估算空心菜中的氧氣含量是多少。