全國中小學科展

國小組

你比多少人幸運?以機率累積函數破解抽獎次數中位數錯覺

本研究旨在探討抽獎活動中,抽中累積人數的分布狀況,想要找出抽取次數的中位數。若花費的抽取次數小於中位數,即比一半的人還幸運。大多數人會認為在抽中率為5%的情況下,花20次抽到算是比一半的人幸運,然而,透過人工抽名片卡紙和Scratch程式模擬後,發現大家預期的次數皆大於實際中位數。 使用Excel函數將公式一般化後,發現「第n次抽中的機率」為等比數列,「n次內抽中的機率」為等比級數。又因為公比小於1,造成前半部累積項次較少就達到50%,後半部需較多項次才能累積至100%,故「運氣差的人花費的次數」拉高整體的抽獎次數,才造成大家預期次數與理論值不同的狀況。最後應用研究發現,探討抽紀念酒的運氣分布和抽齊生肖紀念酒的可能性。

打破雞蛋「畫」到底-蛋彩塗料配方探討

蛋彩畫是一門古老的藝術技法,但由於材料和環境條件的複雜性,保存是一大挑戰。本研究探究影響蛋彩塗料配方的多個因素,包括雞蛋品種、吸附能力、酸鹼性、抗光性、耐侯性、黴菌生長等。並使用色差儀和小畫家來測量色差值、RGB和HSV等色彩參數,進一步分析之間的差異和特性。研究結果顯示,蛋黃乳液、油類和無機色粉是塗料長期保存的關鍵。水中加入酸性添加物時,色差值變化最小。使用油類可以提高塗料穩定性、耐光性、耐侯性。調配塗料加入醋可抑制黴菌生長,並將畫作放置乾燥、陰暗室內。 與現今常見顏料相比,蛋彩畫材料天然、可再生,調配過程無污染,作品可降解,符合綠色化學理念。因此,本研究為傳承蛋彩藝術提供了相關科學依據。

蕨類植物煉丹記

本次研究從龍潭湖區域的蕨類植物調查開始,共計調查到四十八種蕨類植物。發現本區環湖區域多為接近70度以上陡坡,一般植物難以生長,但蕨類植物卻能在此生長良好,對水土保持有良好功能。 為了能更推廣蕨類植物之美,採取熱轉印方式進行印染,並以族群數量多、容易採集、葉片形狀大小適中等條件,選擇適合熱轉印印染蕨類植物27種,再以自製氯化鐵試劑來篩選含丹寧量高的蕨類植物16種進行熱轉印印染。 在熱轉印染中顯色鮮豔的沙皮蕨、半邊羽裂鳳尾蕨、細葉複葉耳蕨可提取植物染染液,染液能運用於植物染,但有機染液不易保存,加入含鋁、鈣等金屬化合物,可以產生色澱。而色澱乾燥後的色粉可運用在染色、繪畫顏料方面,用途多樣便於推廣。

好宅—菜宅擋風模型研究

「菜宅」是澎湖人因應冬季強勁且挾帶海水飛沫的東北季風,建來防風種植的設施,而菜宅有不同樣式與尺寸,哪個擋風效果更好?風吹到菜宅又會怎麼變化? 透過製作風向計、風向觀測架、風洞、菜宅模型與研究台,我們測量看不見的空氣。利用塑膠瓦楞板和水管製作壓縮比1.4倍、開口40cmx40cm的風洞,能讓工業電扇吹出風速3.9m/s~4.2m/s的相對穩定風源 。 牆面改變氣流,在不同支流交互作用下能在牆後產生逆向風和風無區,較高、較寬的牆面效果愈明顯,另外,具延伸牆的ㄇ字型和長方形菜宅,能阻擋側風吹入,也能阻擋側面支流進入菜宅,而改變迎風牆後的無風區和逆風區範圍。 據本實驗,在逆風區最遠處搭建第二道牆面(長方形菜宅)能產生最大無風範圍,增加種植面積。

「管」它如何「響」,「嘯」一下

學校農作區經常出現大量鳥類破壞作物,我們想到利用聲響來驅趕,結果發現生活中常見的波紋管甩動它會發出奇特嘯叫聲。因此,我們想透過實驗了解波紋管它發出聲響機制,並構思可否利用這種奇特的嘯叫聲來驅趕鳥類。研究過程使用不同種類、口徑、長度波紋管測試能否發出嘯叫聲與聲響頻率高低,透過改裝電扇了解波紋管發出嘯叫聲是因為轉動引起兩端管口產生不同壓力差;再以線香煙霧模擬波紋管道內氣流受管壁凸起,形成擾流而發出嘯叫聲;最後改裝廢棄吊扇製成風車帶動波紋管發出嘯叫聲,做出環保驅鳥裝置。

視力矯正神器

我們的研究是眼睛,眼睛是靈魂之窗。根據林隆光(2010)指出當兒童太早患有近視疾病,隨著年紀增加其視力嚴重度也會隨之增加,日後演變成高度近視的機會就愈大。因此視力從小就要開始保護,而近視成因主要為長時間用眼、距離過近且未按時休息等,而閱讀距離也需隨年齡與身高不同而有所調整。 綜上所述,我們製作視力矯正神器,該裝置上方有許多模組,例如距離感測器,可以適當的感測距離,再結合IoT智慧物聯網觀念,手機App能簡易進行遠端操作與提供相關資訊,並即時提醒使用者外,針對不同年級也會提供合適距離數據,並能追蹤紀錄姿勢的正確與否,當錯誤姿勢與閱讀距離不當時會搭配震動提醒使用者,當超過閱讀時間時,也會播放音樂提醒需要休息。

回到白堊紀的海中時空

白堊紀曾經歷漫長海水滯留以及由隕石撞擊所帶來大量似浮石物質在海洋中擴散。本研究透過模擬試驗配合野外觀察與水樣分析,探索海洋生物若再次遭逢白堊紀兩類極端環境因子所可能產生的後續效應。研究結果顯示長期停滯試驗超過半年,氧化還原電位、溶氧數值將難以經由光合作用恢復,藻類更會逐漸衰老瀕死。因此海水若長期滯留將導致水質劣化、藻類生理衰退。然而衰老藻類若能伴隨健康藻類群體將有助恢復部分生理功能,因此環境復原對於災變衝擊後藻類生理恢復運作相當重要。浮石進入海洋約重量比千分之28.6就足以造成海水黏度高於血液的15mPa·s;研究中亦證明浮石可能為海星帶來衰弱症病原;因此特大浮石事件會同時經由化學與生物層面影響海洋生態。

適應地形之運輸裝置的行動機構與遠端控制研究

運輸裝置在不同結構設計下,獲以下結論: 一、重心位置影響:電池盒在前方速率穩定,平面折返走時,電池盒前上最快;上下坡折返走,在前下最快。 二、最佳機型:曲柄位置為右下,固定桿9cm、前腿4cm、曲軸6cm、連桿13cm的配置最佳。 三、腳底設計對運輸裝置上下坡:以全止滑比較快,平面腳底比較快,能使運輸裝置走得最快。 四、曲軸長度:運輸裝置之前腳曲軸越長,前腿移動圈圈越大,而後腳移動的步伐越長。 五、後腿支點:運輸裝置後腿位置越高,後腳移動路徑越長。 六、爬坡角度:最佳機型的運輸裝置,能順利地爬上20度的坡度。 七、運輸裝置在不同障礙物下:間距為2.5公分時,速率最快;障礙物高度越高,速率越慢;人工步道之石頭高度>1.5公分時速度變慢。

墨墨在舞動~探討以酒精驅動墨滴鋪展的物理現象

本研究是探究以大豆沙拉油為基底相的開放系統中,酒精驅動書法墨滴鋪展的物理現象。透過鋪展面積倍率分析,發現以墨滴當鋪展相比其他顏料更適合,乙醇驅動墨滴鋪展的效果優於甲醇、丙醇及丁醇。基底相的高度會影響墨滴的鋪展倍率及鋪展現象的可重複性。0.054公克的墨滴在油高0.54cm,鋪展倍率最大,聚合效果最好。若油高超過墨滴的理論直徑時,控制墨滴重量在0.031公克,可使2公分高度落下的墨滴以花瓶狀懸掛在油面。驅動液酒精濃度越高,面積鋪展的倍率越明顯;可用酒精調整墨滴表面張力,使墨滴以碗狀懸掛油面,再以酒精驅動鋪展,若酒精墨水表面張力低於31.1mN/m以下,可產生自發性的鋪展現象。上述液體系統可設計成用來認識物理現象科學玩具。

賠錢+賠錢=賺錢?探討帕隆多悖論的成立條件及在多賽局中發生的可能性

本研究旨在探討「帕隆多悖論」,將兩個容易賠錢的賽局遊戲A與B遊戲合在一起進行,卻能變成容易賺錢的賽局(遊戲C),這是違反常人直覺的現象,因此我們想探究其中的機制、原因和成立條件。 我們以「執行遊戲A和B之特殊組合」、「執行遊戲A和B之機率」和「遊戲A和B的賺錢機率」為實驗變項,應用Excel和Scratch模擬各情況之期望值,來探討帕隆多悖論成立的條件。最後,將研究發現結合專家訪談,找出在市場機制中的實際案例。 發現遊戲執行組合的影響最為關鍵,而且在執行遊戲A的機率為41%時會有最高的期望值。最後,我們找出帕隆多悖論在三種以上賽局成立的情形與必要條件,也歸納出各變項對於獲利影響程度 差異 及賺錢的關鍵週期 。