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最佳創意獎

來看!地球的隱形眼鏡8!-太陽8字型的模擬及探討

五年級上學期「太陽與四季」的單元,對太陽會呈現8字型很有興趣,因此利用「立體天空模型」、「Stellarium星空軟體」來實際模擬,「立體天空模型」以及「Stellarium星空軟體」,都是由地球上往天空看的視角而記錄下來,如果從宇宙中的角度看地球和太陽,實際模擬出地球對太陽公轉的軌道,將十二個月的地球設置出來,找出是否可以呈現8字型。 因地球軌道近似圓形,故先假設地球軌道為圓形。在地球傾斜23.5度下的視太陽時12點,無法呈現8字型,但地球傾斜23.5度下的平太陽時12點,呈現出8字型,平太陽時是地球傾斜角以及地球橢圓型軌道造成的,所以推測8自型也與地球傾斜角和橢圓型軌道有關。地球傾斜23.5度跟不傾斜狀況下,只有傾斜23.5能成功模擬出8字型,固可以驗證傾斜23.5度為8字型的主要原因之一。接著利用傳統畫橢圓的方法畫出橢圓形,再根據克普勒第二運動定律,將橢圓型平分成十二等份,找出十二個月的地球位置,驗證軌道形狀是否為8字型的成因。

風兒它吻上我的家鄉

我們從想了解學校內部哪一處是最好的放置氣象觀測站的探索開始,製作了1:100的學校模型,並且發明一種簡單製作,可靠,有效的小風標來進行實驗,利用這些小模型與儀器,以及我們設計的實驗方法;分區得分法,找出我們學校裡面最佳,而且比較不會受到建築物影響的架設觀測站的位置。接著我們發現觀測坪應該距離附近建築物的高度四倍以上的規定有不足的地方,根據我們的實驗結果發現,建築物的寬度影響觀測站風向的變化,比建築物的高度影響來的顯著,風向受到寬度的影響,並不單純只在四倍距離而已。最後我們更製作了大台北地區1:30000的模型,並且模擬內部的風場變化,更利用中央氣象局,以及台北市近三十個小學的氣象觀測資料來分析驗證我們的實驗結果,找出大台北地區各個小區域受到山脈地形影響下風場改變的模式,來跟我們的模擬相互檢驗,讓我們能夠更清楚地掌握地方區域受到地形影響的風場變化的情形。

逆光飛行-穿越封鎖線

逆光飛行意謂著光線的反射,由於光線在穿過透明板時會產生反射或穿越,倘若只有一層透明板時,光線穿過透明板只有一種方式,但如果將透明板的數目增加到三層或四層時,光線就有可能反射0次、2次、4次…或2n次(n∈N)後穿越所有的透明板。同樣數目的透明板,假如固定反射次數時,穿越所有的透明板的方法數會有幾種?它們之間的關聯性即為我們想要探討的主題。

植物健康的無形殺手-以細菌氣味開發生物農藥

植物在野外生長會遭遇各種逆境壓力,本研究從野外土壤中純化出枯草桿菌 (Bacillu subtilis),研究探討氣味對植物生長發育的影響。我們觀察到植物根長,鮮重會因氣味處理而減少,葉綠素a,b及胡蘿蔔素皆被氣味抑制,由DAB染劑染色法發現氧化壓力亦增高。 ABA與乙烯是植物重要逆境賀爾蒙,所以分析植物逆境賀爾蒙生合成相關基因,並利用qPCR技術看基因表現。結果發現植物逆境賀爾蒙ABA、乙烯等相關基因表現量上升。而乙烯的累積可能影響植物葉綠素含量,或使植物產生氧化壓力,ABA相關基因可能影響氣孔開閉。 我們挑選兩種ABA相關突變株處理枯草桿菌氣味;結果顯示ABA途徑突變株,其葉片對於枯草桿菌氣味的敏感度改變。我們想篩選一些細菌製成生物農業,減少化學農藥的使用。

磁場變動對生物的效應

許多文獻顯示磁場可以控制特定生物的發育,但一般文獻僅有固定磁場對生物的影響,極少數操作變化磁場的生物實驗。因此我們選用家蠶Bombyx mori (Linnaeus, 1758)作為實驗動物,將蛹先以固定磁場、轉動磁場、變動磁場處理後,測量蛾的生體表型參數,同時進行不同磁場的擇偶和生殖表現[5]實驗。我們發現牠們會選擇具相同磁化方式的蛾交配[9]。生命週期在固定磁場及轉動磁場下依序會縮短26%及變長26%[13][14]。產卵量依序降低48%、23%及增加27%[1][14]。且固定磁場雄性孵化比例增加31%[2]。本研究發現磁場改變能夠產生明顯的效應。因此可能可以利用來控制昆蟲的族群結構。

「粒粒」皆辛苦

「粒粒」皆辛苦這項研究主要是探討離心力的運用,從研究結果中,我發現各種影響骰子塔成功機率的因素,包括在何種環境下、運用何種杯子以及何種大小的骰子最容易成功疊出骰子塔。比較特別的是,我是一位左撇子,因此整個研究過程圖全是以慣用左手者的姿勢來研究 。經過這次的研究,我了解到骰子塔的成功在於離心力與摩擦力的應用,只要能確實做到收骰子、兩種擺動杯子的方式以及在桌面上滑行並快速停住,便能在兩分鐘之內疊出骰子塔。

游泳池可以減震耶!-–流體阻尼的研究

台北101大樓單擺式的調質阻尼器,透過質量塊與結構體反向擺動的現象,讓主結構上的能量藉由調質阻尼器擺動而消耗,但是約需4層樓高的空間來安裝整個阻尼器。我們想有沒有其他阻尼方式也可以達到相同效果,如流體阻尼器。因此,我們設計實驗探討流體阻尼器的可行性,並試著找出最佳流體與最佳減震方式。經過模擬實驗,我們發現水槽具有不錯的減震效果;而介於液體與固體之間的凝膠狀流體減震效果更明顯。適當的黏稠度(密度約為1.135 g/cm3的太白粉凝膠液)減震效果最好,大約可以減震21%;若加細網隔間,則可以減震超過27%。因此建議一般大樓可以在約85%樓高的位置放一個適當大小、裝適當黏稠度的凝膠液槽或游泳池,將有不錯的減震效果。

藤本植物的傳奇 -川七生活史及其向觸性與植物生長素(IAA)關係之探討

川七中文名稱為洋洛葵,學名Anrederacordifolia,洛葵科(Basellaceae)洋洛葵屬之多年生藤本植物。本研究重點為攀附物體對川七生長速率的影響以及向觸性的形成機制探討。攀附物體前川七莖生長速度較緩慢且莖有日趨木質化的現象,攀附物體之後主莖生長速率是攀附前的7.1倍。本實驗以X光繞射、吸收光譜、表面增益拉曼射線,以及顯微照相的技術進行實驗,結果顯示,IAA於川七莖部的分布並不平均,捲曲莖接觸面的IAA含量高於非接觸面IAA含量。由於植物生長素IAA在植物體內只有奈克(ng)的量且萃取不易,因此在向觸性與IAA關係研究方面,一直是未解之謎。本研究開啟了向觸性研究的新契機,也成功以物理的方法證實了IAA濃度在川七莖接觸面與非接觸面確實有分布、量及結構上的差異。

大的變大,小的變小?

有一次,老師在課堂上演示一個有趣的科學實驗。內容是:一個大汽球連接一個小汽球,中間以一個閥當開關。老師要我們猜「氣閥打開後,汽球大小的變化如何」幾乎所有的同學都一致認為大的變小,小的變大,最後將會一樣大。結果呢?老師開關一打開,大家都楞了一下,結果竟然是「大的變大, 小的變小」。這表示小汽球壓力大,大汽球壓力小,氣體由小汽球流向大汽球。但矛盾來了,小汽球變得更小,豈不是壓力變得更大,而大汽球變得更大, 壓力將會更小,那壓力又如何會達致平衡呢?因此,我們決定好好的研究這個問題,以解決矛盾。

芳賀第二定理的延伸及其形成線段數值的數字變化方式

由芳賀和夫所提出的「芳賀第二定理」做延伸,求出當DF數值為√2-1時,G點和A點將會重合。接著,求出當G點在AB上時,FA+AG、GH、HB、四邊形AGJF、△GHJ、四邊形HBCJ的一般式和AG:GH:HB的比例式;以及當G點在AD上時,GF、GA+AH、HB、△GJF、四邊形AHJG、四邊形HBCJ的一般式和AG:AH:HB的比例式。最後,利用線段的一般式求出數值後,分別以n/2、n/3、n/4、……、n/m (m和n為正整數且n<m)為一組,觀察數值中分母和分子數字的變化方式並証明。(參考圖請見圖2)