全國中小學科展

佳作

蛹結同心

我們透過觀察淡紋青斑蝶幼蟲及蛹的生長環境,並觀察牠們的寄主植物,探討蛹體的顏色會隨周遭環境而變色及蛹的絲墊所能承載的重量,推論幼蟲化蛹時也有省力的科學概念,並驗證絲墊與附著物所夾的角度30°會比所夾的角度90°,能承載大於1倍以上的重量及大自然的抗力。蛹的絲墊黏著力強,抗拉強度大於3M掛勾,經過4個月的風雨侵襲,絲墊仍能保有原來的負荷力。 前蛹期掉落的幼蟲,依舊能靠身體的蠕動而成蛹。即將羽化的蛹,不慎掉落,可藉由蛹體尾部的破洞突破蛹殼及外力的協助,成功羽化。羽化出蛹殼的蝶,尾部被絲墊黏住了,無法及時把體液流到翅脈,翅膀畸形,即失去飛行的能力。

面積最大值定點

此篇作品旨在探討兩動點P、Q同時由原點O出發,沿直角△OAB 的邊界運動,Q點以每秒1單位的速率順時針方向運動,P點以每秒v(≧1)單位的速率逆時針方向運動時,在P、Q兩點相遇之前,△OPQ面積的最大值為何?當面積達最大時,P、Q兩點的位置是否有特殊現象或性質。更進一步,將其推廣到一般三角形,當△OPQ面積達最大時,P、Q兩點的位置是否也有這樣的現象或性質。再者,探討在任意三角形中,以速率v為變數時,△OPQ的最大面積函數F(v)的圖形。最後,則將其推廣到正n邊形,其中n=4,5,6,8。

「細」水長「留」-設計出好管理又有趣的花盆

室內植栽能美化環境淨化空氣品質,而土壤濕度是影響植物存活的主因,故了解溼度對植物生長的影響及如何讓植物在節省人、物力下,使用自動化吸水花盆將室內植物照顧好的研究是很有價值的。 為開發第一代吸水花盆設計五個實驗,發現吸水花盆能依植物所需供水,利於土壤保水性,使植物生長良好延長加水間隔天數,不需每天加水是方便又省水的好花盆,又因久不需加水易使人忘記,需製作有自動警示能力的吸水花盆。第二代及第三代吸水花盆雖克服電解水及線材過長訊號漸弱的問題;但又發現房間數多情形下,易忽略警示的問題。最後,研發出有趣的第四代吸水花盆,能依植物所需供水,並在缺水時自動發送E-mail,能幫助輕鬆管理家中盆栽植物讓生活更方便!

再探勾股鐵路網

本研究從股差為 1 的素勾股數家族{(an,bn,cn )}得到關係式vn/un =1/(2+vn-1/un-1 ),其中n,un,vn∈N, un>vn,(un,vn )=1,un,vn為一奇一偶;以不同的v1/u1 代入關係式,迭代產生不同的vn/un,再由(an,bn,cn )=(un2-vn2,2un vn,un2+vn2 )產生股差為|u12-v12-2u1 v1 |的素勾股數家族;將(un,vn)當成平面座標(x,y),則股差為定值的{(un,vn)}構成平面座標中的「勾股鐵路網」;將(an,bn,cn )當成空間座標(x,y,z),則股差為定值的{(an,bn,cn )}構成空間座標中的「勾股鐵路網」;由不同最簡股差的乘積找到另外兩個關係式,由此得到股差為定值的素勾股數家族之不同的〈vn/un 〉,並由此確認最簡股差為定值的〈vn/un 〉之條數,進而確認最簡股差為定值的勾股鐵路之條數。

杯中液的濺與不濺

本研究在探討咖啡外溢的原因,並試圖找出不讓咖啡外溢的理想杯子。 研究結果發現液體外溢取決於液面上升的高低與杯口的距離,而上升的高低又與瞬間加速、容器口徑和液面水位高低有關;液面升降的變化過程,則與產生初波後的來回衝撞有關。 研究結果發現設計一個可以簡易拆裝的杯壁阻隔板,能有效減少杯中液體的外溢現象。

分進合擊—分解勾股數

本研究的目的是探討素勾股數家族的產生。研究方法是以最簡真分數數列產生素勾股數家族,研究結果是由最簡真分數數列產生股弦定差、勾弦定差以及勾股定差之素勾股數家族,更進一步由最簡真分數數列產生素勾股數三元樹。

躍動~水中上升氣泡左右振盪之探討

因為喝汽水而引發的好奇心,開始了這次的實驗,我們為了觀察氣泡上升時左右振盪的變化而設計了氣泡保存器,可以在水中釋放不同直徑的氣泡,使實驗順利進行,經由實驗我們觀察到氣泡上升時左右振盪的振幅與氣泡的直徑有密切的關係,而氣泡在左右振盪時產生的形變,也是我們第一次留意到的獨特風景。

粉紅PaPaGo

本實驗目標要研發避免碰到粉筆灰的清粉筆溝粉筆灰工具。我們先調查全校各班如何清掃粉筆溝?粉筆溝的材質?做出以下實驗:比較大小傳動齒輪的載重效果、車子重心影響、比較哪一種清掃工具可以清掃較多的粉筆灰、比較哪一種粉紅PaPaGo可以在粉筆溝內清掃較多粉筆灰?經過改良研發出來的第二代粉紅PaPaGo 是大傳動齒輪、後驅自走車搭配油漆刷,可以有最佳的清掃粉筆灰效果。

0與1的邂逅

本作品主要研究「Hamming碼和序相鄰項」,利用二進位制去探討,我們取相鄰項奇偶性異同,制定一個邏輯運算,得到一個個序列稱X(n)。本研究發現以每4項去觀察X(n),並以二位進位制表徵去得到X(n)的快速解法,進而發現不同n的X(n)值相等的規律。 本研究命SX(n)為1~n的X(n)之和,我們得到求SX(n)的演算法。 本研究改變X(n)邏輯,提出對偶關係稱為Y(n),並討論Y(n)的演算方法及其性質。 我們也利用漢明碼序列和的奇偶性平舖於平面並塗上顏色,當作數字圖案的座標域圖形顏色的轉換,以應用在藝術地毯。

「氮」然處之

本研究主要探討「霾害」中的NO2氣體的各種特性,藉由自行組裝的簡易裝置進行含量的檢測,提早預警,減少傷害。實驗中NO2可利用Cu片及HNO3製備,且NO2溶於水後再次形成HNO3及NO,接著利用簡易裝置探討NO2的製備及其動力學參數的測定,再以化學冷光試劑魯米諾偵測NO2氣體濃度。最後,以自製簡易偵測NO2儀器,找出最佳偵測NO2氣體濃度的最佳條件,並設計儀器方便攜帶檢測。