全國中小學科展

最佳鄉土教材獎

實現高中職社區化───探討凸多邊形的最佳位置

本研究在於探討公立高中職的最佳設立點。考慮一些特殊情況,我們可以把鄉鎮市地圖近似成凸多邊形,並以學校到地圖中最遠點距離最小為原則進行研究。 我們從三角形出發,發現最佳位置與其外心有關,從而推論到頂點共圓的多邊形。在研究頂點不共圓的多邊形時,我們把多邊形以對角線拆成不同之三角形,我們經由觀察得知多邊形最佳位置必落於其分拆之三角形最佳位置上。藉由程式模擬,可求得任意多邊形之解。 我們以研究結果套用到觀音鄉及新屋鄉等真實情況下,並提供該模型可能的其他應用,如可被廣泛應用到設置通訊網路、便利店、服務站台、水庫、醫院、警局、捷運站等問題上。

強「磁」奪「鋁」-磁鐵於不完整鋁管中運動現象

原本認為不會產生渦電流的不完整鋁管(C型中空鋁管),竟然也能產生電磁感應,使磁鐵減速落下,且會產生在完整鋁管(圓柱形中空鋁管)中所沒有的轉動現象。為了模擬不完整鋁管,我們用鋁塊和壓克力塊製作各種組合管,實驗後發現各個排列組合都有其獨特的運動模式。後來我們深入探討磁鐵對單一鋁塊的其他變因,結果發現磁鐵的運動並不是僅受鋁塊面上單一種渦電流影響,而是與鋁塊產生的各種渦電流彼此交互作用。實驗中,我們歸納出三種不同形式的渦電流:正面面電流、邊界電流及側面面電流,推測正面面電流主要會對磁鐵施以鉛直向上的力使其減速,而邊界電流則主要影響磁鐵轉動。未來希望可以比較不同種渦電流的大小且導出磁鐵的運動方程式。

來自水下訊息-如何選擇浮標

市面上的浮標種類繁多,讓人眼花撩亂,我們將透過一連串的實驗,比較各種浮標的特性,期望能在釣魚前,讓我們更容易選擇最適用的浮標。

仿真電子貢香

現在科技發達,但是地球的負擔也越來越重,這時能利用科技與大自然的結合,並能使人類方便,卻又不傷自然的技術研發產品,即是新時代的步調。本作品仿真電子貢香即是此理念的呈現。仿真電子貢香是一個可以代替傳統香的一個用品,它利用霧化器的原理來模仿傳統形式燃燒香會有的香味四散與煙霧之效果;利用螺桿的原理,將圓周運動轉變成上下運動,來模擬燃燒香會隨時間增加而減短香的長度;利用紅色發光二極體(LED)來模擬燃燒中的香之頂端的燃燒點,加上重複循環播放祥和的誦經音樂,其仿真、仿情境之效果如真。由於它的耗電量極低,不僅可以重複使用,未來還可以結合再生能源的方式供給電力,是非常環保而且值得推廣的一項產品。

電梯謎蹤

先解答老師給的 「 電梯謎題 」 後,再深入去研究 : 若是建築物有n層樓,每部電梯 ( 底層和頂層以外 ) 只停留其中的k個樓層,由任一樓層到另一樓層都可直達,不需要更換。那麼,最少需要幾部電梯呢? 我們先計算出樓層與樓層之間互通的總乘次,再去計算每一部電梯可以承擔的乘次,不足、重複了多少?需要新增幾部?最少(短少一個乘次、短少一個樓層的範圍以上)需要幾部?結果發現 : ① k=3、4時,n與最少電梯部數之間存在著規律性 ; k=3時,奇數樓層(2r+1)比偶數樓層(2r)需要多新增 [2r/6] 部電梯 ② n與k在特定的對應範圍下,3部、4部、6部電梯即可 ③ 結合多邊形的頂點數、邊數、對角線數,所找到的最少電梯部數的可行配置方式,發現不僅僅只有一種

黃金變黑金-碳化稻殼對農作的效益

「稻殼」是「稻穀」經過打穀後遺留下來的廢棄物,我們將稻殼進行低氧燃燒形成「碳化稻殼」,並探討利用「碳化稻殼」對於農作物種植的影響,藉由觀察青江菜的生長情形了解碳化稻殼影響土質與作物生長的狀況。 實驗過程可以分為以下五點:(一) 種植前混合土氮磷鉀、導電率、含水量及pH值測試。(二)種植青江菜。(三) 青江菜生長的觀察紀錄。(四)收成青江菜並測量其重量、高度、葉片數。(五)種植後混合土的PH值檢測。 實驗結果發現,在碳化稻殼與土壤體積比例1:3的混合土中,種植出來的青江菜生長的最好,碳化稻殼對土壤的導電率、含水量有影響,但對氮磷鉀、pH值影響不明顯,且發現碳化稻殼在適當比例的調配下,對植物的生長有明顯的幫助。

加外掛!更安心!汽車安全開門裝置

左側開車門容易疏忽後方來車而導致車禍,我們針對這個問題,設計可以安全開門及提醒駕駛人或乘客下車時,注意後方來車。設計的機構可以固定在不同車輛門把上,開門時需要以左手拉開安全滑塊,右手才能開啟左側車門,透過這樣的設計可以讓車輛駕駛開門下車時,頭部會有往左後方擺動的趨勢,提醒駕駛注意後方來車,同時也可以讓車門的開啟幅度,不會瞬間太大,避免危險發生。滑塊動作連接有聲音提示裝置,提醒駕駛注意後方來車,開門時亦設計警示閃爍燈號,可以警示後方來車注意本車正在開門狀態。同時為考量緊急狀況,一般人開啟車門的動作反應,我們有安全擋塊的設計,只要開門力量超過一定大小時,就可以開啟車門,避免乘員自身的危險。

見「蜂」轉舵─工蜂對蜂后的選擇性

蜜蜂族群中,多僅具一蜂后,我們好奇,若在蜂巢內放置兩隻蜂后,工蜂的行為會有何種改變。我們分成三方向探討(1) 雙王實驗:原本應忠於自己巢內蜂后的工蜂,是否容易倒戈而臣服於另一蜂后?(2) 換王實驗:在更換蜂后時,工蜂對於新蜂后的接受程度如何?(3) 競爭實驗:當兩隻蜂后遇上,會如何競爭?又誰會獲勝?雙王實驗結果發現,工蜂並非完全忠於自己的蜂后,會出現倒戈現象,推測與蜂后分泌之揮發性費洛蒙有關;換王實驗時,新蜂后適應期越長及適應期內與工蜂接觸越頻繁,新蜂后就越容易被接受,並觀察到工蜂不接受新蜂后時,有尾部捲曲、螫刺對準新蜂后,作勢要將其螫斃的現象;競爭實驗中,兩蜂后相遇時,勝負與體型大致成正相關,和哺育蜂數無關。

「節節」高「生」環境因子對圓葉節節菜生長、生存之影響

本研究探討台灣原生種圓葉節節菜的外觀、形態、環境適應及生存策略,使其資料有\r 更完整的記錄,以提供教學及生活應用,並作為進一步研究的基礎。結果發現:\r 1.改變環境因子可使圓葉節節菜形態有多樣的變化。\r 2.圓葉節節菜適合中性水質,環境耐受度高。\r 3.在生存策略上,溫度的波動應是關鍵的物理因子,在圓葉節節菜發展沉水葉或挺水\r 葉的傾向上扮演重要角色。\r 本研究結果可用來推廣圓葉節節菜在水族造景上的應用,減少引進外來種造成環境的\r 衝擊;而物種族群概況調查、同環境下生存物種間的交互作用等,則為值得延伸研究的方\r 向。

摩擦生熱-鄒族鑽木取火原理探究

鑽木取火是鄒族傳統技能,除了生活所需之外,在以往部落征戰的年代還具有火占的功能。在進行研究時,我們先訪問老人家,再依訪談得到的線索安排一連串的實驗,經過我們實驗之後得知,鑽木取火要能成功的因素為:找到質地堅硬的木頭做為鑽木棒及鑽木板,而木頭要採用靠近樹心的部位。接著鑽木棒前端先使用過(呈黑色),鑽木板上要挖出一個較深的洞並加入木炭,最後再用力、快速的轉動鑽木棒,這樣就可以增加鑽木取火成功的機會。