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硫酸銅沉澱及對生物生長影響的研究

上學期自然課,老師教我們做「硫酸銅沈澱了」的實驗時同學都興高采烈的參與,為什麼溶於水的硫酸銅加入酒精後會沈澱呢?我心裏起了許多疑問:除了水以外,硫酸銅還溶解於那些液體呢?除了酒精之外,還有那些液體能使硫酸銅沈澱?硫酸銅沈澱的過程中會有什麼變化?我就去請教自然老師。老師還問我們:硫酸銅對生物的生長會有影響嗎?於是我們在老師的指導下,就開始了我們的研究。

正立方體的變裝秀---五連塊(Pentominoes)拼拼樂

五連塊(Pentominoes)是由五個正方形以邊邊相連組合而成的圖形,和數學中的幾何學、組合學及圖論等有密切的關係(孫文先,民84)。在這次「用全部的12 片五連塊不重疊地拼出一個正立方體的表面」的研究探索中,結果發現有相當多種不同的解。技巧是先將較麻煩的五連塊如X 型和U 型等組合,消除轉角使其成為較平整的圖形;而把較容易和其它五連塊拼合的P 型留到後面收尾,以這樣的做法再配合空間中的相對凹凸互補,我們一共完成了6 個不同的正立方體。再試著拆解已拼成的一個正立方體,用平移、旋轉等方式即可得更多的平面解。我們發現這個五連塊的問題真是個十分迷人、有趣的幾何世界!

無敵艦號-水中惡霸的剋星

福壽螺不斷的啃蝕農作物,對農業造成很大的危害。如果我們能主動去捕捉福壽螺,清除螺卵,必可達到抑制的效果。我們觀察福壽螺的習性,知道牠們最常出現在灌溉用小水溝後,希望能以方便又有趣的方式大量捕捉,於是討論想要製作一艘適合航行於水溝,能捕捉福壽螺的船。本實驗探討船體與承載重量的關係、動力對船速的影響、掃除器對清除數量的作用、網子對捕捉數量的影響,最後製作『無敵艦號』,並且改進它的缺點。改良後的『無敵艦號』,捕捉福壽螺和清除福壽螺卵塊的成功率提高了。 我們並且讓船在學校的池塘裡航行,不但可以當個稱職的『水中清道夫』,清除水中落葉,還可以拯救寒流來襲時,池塘裡的孔雀魚兒,真是一舉兩得。

圓圓轉轉轉

我利用動圓和定圓來探討轉動所行經面積估算與指標角度的變化。採用圓形板,以相同半徑的動圓去轉動一個或多個定圓,從動圓行經的軌跡估算面積;接著將定圓排成直線形、三角形數、正方形數,利用動圓轉動上述圖形,估算動圓的指標角在轉動後的角度改變。結果發現,在面積的估算上,圖形雖複雜,但經過操作整理後,可以得到精確的估算值,並發現規律性。在估算指標角,以同樣大小的動圓去轉直線狀、三角形數、正方形數的定圓,指標角度有一定的變化,當定圓數量增加時,有規律性。動圓和定圓的半徑成比率時(如 1:2、1:3、…),指標角也具有規律性。我使用的道具雖簡單,卻可以導出有趣又有規律的推論。本研究仍有許多工作,可留待以後再來進行。

「磚」牛「腳」尖~自製花生殼五腳隔熱磚之探究

本研究利用廢棄的花生殼做為隔熱磚的主要原料,以五腳造形為磚體的形狀,運用切割容易的珍珠板設計實驗的模具材料;花生殼經果汁機磨碎後以天然的糯米粉為膠結材料,經由實驗加入50g紅糖、15g明礬可增加防霉效果,再添加30g木屑強化試體的結構,以250g水混合均勻隔水加熱後入模,找出自製五腳隔熱磚的最佳配方;最後模擬隔熱磚的功用,花生殼五腳隔熱磚具有隔絕溫度、由高度墜落具有相當的衝擊耐受程度、耐酸性及不具易燃性之特性,並在隔熱磚表面採用天然礦石的皂土做為防水層的保護,以符合隔熱磚防水的需求。

移形換位趣味多

寒假前,郭老師要我負責今年科學展覽作品的製作,我因為找不到題材,便去請教陳老師。陳老師說:「你在上課中提到的鏢形面積算法,解釋新穎特殊,這種觀念就是很好的題材。你如果餾巴它加以歸納整理,做有系統的實驗研究,除了能加深了解外,更可以帶動同學們,從課本內容發現問題,蔚成實驗研究的風氣。得到老師誠懇詳細的指導啊鼓勵,於是決定把解鏢形面積時的移形換位觀念提供給喜愛數學的同學參考,並共同切磋。

候風地動儀真的會準嗎?地動儀的自製與探討

我們成功設計了「組合式」地動儀,兼具立桿式和懸吊式的特性,並研究各種變因和地震波對地動儀的影響。在我們模擬的地震波中,以水平分力最多的雷利波成功撞擊機率最高。我們發現所有地動儀有共同難題,例如:中柱擊中兩個八道的中央時會一次撞落兩個鋼珠,或中柱來回擺盪撞擊而擊落兩個鋼珠,而且因每個牙機均獨立,當鋼珠已掉落一顆時,不能防止另一顆鋼珠掉落。我們對於馮銳認為張衡的地動儀應是「懸吊式」的看法存疑,因為懸吊式的中柱無法避免來回擺盪而發生兩次撞擊。我們提出內旋輪線(hypotrochoid)的模型觀念嘗試來解釋各種撞擊情形。

撠(ㄍㄧㄚˋ)珠螺

本研究最主要是探討各項變因,如前置處理、加熱方式、冷卻方式等珠螺處理過程中,影響撠珠螺的程度為何,並試著去歸納分析,希望藉此找出能讓珠螺好撠的方法。本研究的概念示意圖如下:

紙片的遊戲

一個星期六的晚上,我們一家人都在客廳看電視。爸爸也在一旁,邊看電視,邊燒開水,準備泡茶。常壺嘴直冒水蒸氣的時候,懸掛在半空的紙鶴,忽然飛躍起來,我說:「奇怪!客廳裹又沒有風,為什麼紙鶴會跳動?」弟弟說:「我做得妙呀!」爸爸說:「那是因為茶壺受熱,周圍的空氣上昇,上面的冷空氣跑到下面,由於空氣有了流動,所以紙鶴就飛起來。」於是上自然科的時候,我告訴老師,我們家所做的紙鶴遊戲,老師聽了以後說:「還有許多好玩的紙片遊戲,你們想做嗎?」我們聽了都非常高興。

天蛾湖

蛾和蝴蝶由於翅膀上密佈著彩色的鱗片,所以合稱為鱗翅目。天蛾科成蟲大多是夜行性,生活史是卵→幼蟲→蛹→成蟲,屬完全變態;幼蟲很特別,在第8 腹節上有1 個尾狀突起,叫尾突,相當醒目。廣食性的雙線條紋天蛾幼蟲,每一齡都有不同的特徵可供辨認,觸摸時又不會中毒,是很好的生物教材。三角錐天蛾、圓角錐天蛾、黑長喙天蛾、彎帶長喙天蛾和突帶長喙天蛾,幼蟲都只吃雞屎藤,是單食性。一種幼蟲(雙線條紋天蛾)吃多種植物,一種植物(雞屎藤)被多種幼蟲吃,真是奇妙!