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佳作

消失?!秘密!—探討似直角三角形與中間矩形的關係與規律

本研究從網路風行影片出發,好奇消失的面積和似Rt△邊長有何關係。利用中間矩形的切法進行抽絲剝繭,發現中間矩形的切法影響似Rt△的兩股長和邊長m×n消失方塊的面積。另外,發現許多規律性,並利用邊長簡化推出m×n消失方塊、似Rt△的兩股長,與斜邊斜率差間的關係式為△θ=tan-1(h1m/w1n)-tan-1(h2m/w2n) 其中h1:右上Rt△長,w1: 右上Rt△寬,h2: 左下Rt△長,w2: 左下Rt△寬),右上Rt△的邊長=(h1×m)×(w1×n),左下Rt△的邊長=(h2×m)×(w2×n),似Rt△的邊長=[(h1+h2)m]×[(w1+w2)n]。最後利用軟體繪製出「xy函數圖模式」,並推廣至分割成多塊小似直角三角形並找出一般化規律。

「蕨」無僅有-南國田字草的秘密檔案

一般高等被子植物的睡眠及觸發運動與葉枕細胞有關,當受到碰觸或黑暗時,葉枕細胞就會把水分排入細胞間隙中,造成葉子閉合。而南國田字草是一種蕨類植物,它進行睡眠及觸發運動時將水分排出的方式與被子植物完全不同,它是利用葉脈將水分送至氣孔排出,因此當小葉葉脈無法進行運輸和氣孔無法讓氣體出入時,即無法進行睡眠及觸發運動。我們亦發現田字草葉柄上具有兩種特殊構造―「漏斗型小孔」及「圓型小孔」,「漏斗型小孔」具一外凸的漏斗型構造;而「圓型小孔」則為一內凹之小孔。當小葉閉合時,小葉與葉柄上之氣孔閉合比例亦增加,而此這兩種特殊構造主要的功用是讓田字草在環境變化造成氣孔關閉無法進行蒸散作用時,取代氣孔進行蒸散作用。

過定角內定點之直線所圍三角形之六心軌跡性質研究

本篇研究主題為給一定角∠XOY,在定角內某一定點P,則任意通過P之直線L分別交直線OX, OY於A, B兩點,我們想研究當通過P直線L開始變動,則三角形△OAB外心OOAB 、內心I、重心G、垂心H、第一費馬點F1、第二費馬點F2軌跡圖形為何?特別當∠XOY=π/2時可利用解析幾何的方法,證明外心OABO 、重心G軌跡均是雙曲線,內心I軌跡是一條在x-y=0及x+y=0上的線段,垂心H就是頂點O,第一、二費馬點F1、F2軌跡分別為圓。即六心在此情形下均屬於圓錐曲線,事實上當∠XOY為一般角度時,利用純幾何證明發現,重心G、垂心H、外心OABO軌跡均為雙曲線,第一、二費馬點F1、F2軌跡也均為圓,之後將問題推廣到三維空間四面體O-ABC,若考慮給定空間中四面O-ABC,且平面ABC恆通過定點P,研究此四面體O-ABC 外接球心O1、重心G、內切球心I軌跡圖形為何,發現與平面狀況類似結果。

水中沙畫家

無意間將一團濕沙子往水裡丟,發現掉入水中後會形成一個環內部有一個圓,看起來有點像土星加上土星環的形狀。我們研究濕沙子的質量、顆粒大小及形狀,亦改變水的深度、不同的水溶液、濕沙子掉落高度等變因對沙子於水中成圓的影響。透過實驗發現,以上各種因素都會影響到沙子成圓的結果。為了更進一步了解沙子成圓的機制,我們透過高速攝影所得到的高速影像,發現濕沙子在水中落下的過程中,由於沙子周圍壓力小而中間壓力大,使得沙子形成了由外向圓內轉動的漩渦現象,沙子因此向外擴散而變大,中間形成中空圓環,落下至底部前都持續的變大,而漂浮於水中的沙子則最後掉落於圓環中間,以至於形成一個像土星加上土星環的形狀。

天涼了,呵口暖氣在掌心 ―探討吹氣、呵氣造成溫度差異的因素

本實驗為探討造成吹氣與呵氣溫度差異的主要因素。不論是呵氣還是吹氣,氣體同樣由體內排出,但天冷時我們會選擇呵氣在掌心,感受相比吹氣更溫暖。根據前人研究,溫度差主要來自於「氣體絕熱膨脹造成的溫度下降」和「白努利定律造成的氣流捲入」。本研究模擬人類呼吸系統,依照人體生理控制氣流的總量、流速、氣壓差、溫度和濕度。實驗結果顯示,絕熱膨脹效應和氣流捲入效應並非是影響溫度差異最大的原因。在本實驗中,絕熱膨脹混和白努利定律造成的影響,至多使吹氣與呵氣相差0.7℃,再加上水氣造成的效應可使吹氣與呵氣相差1.7℃。因此,我們推論水氣是造成吹氣與呵氣溫差的最主要原因。

海洋垃圾防衛悍將---收集型三腳鼎消波塊

海洋汙染問題這幾年在國際上早已成為重要的討論議題,每年世界各國政府編列大量預算投注在清理海洋垃圾的項目中。儘管在台灣我們也可以定期參予淨灘活動來清理垃圾,但效率上其實十分有限。 我們參考了seabin(註1)以及巨型浮動式堤壩(註2)的概念,探討seabin的優缺點,根據在許多海岸地形常看到的消波塊作為設計對象,企圖設計出一種能夠收集海洋垃圾並且不破壞消波功能的消波塊。其優點如下所示: 優點一:耐用性佳,一旦擺放排列完成後,可以使用非常久。 優點二:不像seabin,不消耗電力,利用潮汐收集垃圾,再由人力集中。 優點三:不同於偶發性的淨灘活動,幾乎24小時每天自動作業。 優點四:設計簡易、成本低廉,易於推動實行。

數的循環

我們欲證明任意n個正整數(n>1)之數列,其相鄰兩數相減之絕對值形成一個新數列,重複這個"運算"之數列是否具有循環性,並試圖找出其循環節次。 例: 0000 2 3 4 2 3 0001 1 1 2 1 1 0002 0 1 1 0 0 0003 1 0 1 0 0 0004 1 1 1 0 1 0005 0 0 1 1 0 0006 0 1 0 1 0 0007 1 1 1 1 0 0008 0 0 0 1 1 0009 0 0 1 0 1 0010 0 1 1 1 1 0011 1 0 0 0 1 0012 1 0 0 1 0 0013 1 0 1 1 1 0014 1 1 0 0 0 0015 0 1 0 0 1 0016 1 1 0 1 1 0017 0 1 1 0 0 }〈a_2 〉=〈a_17〉=0 1 1 0 0, 其循環節次為17-2=15次 此"運算"的循環節次為15(週期為15)

走出梓官鄉~探索地下水~ 從高雄區地下水導電度延伸,探究淡水泡對鹹化淡水之可逆

我們先從地下水的認識與探勘著手,發現梓官區距離地底下9~10公尺就有地下水,地下水資源豐富(研究一)。藉著行政院環保署 環境資源資料庫,找出梓官區地下水數據,並與其他高雄沿海地區相比,分析導電度、溶氧量、水位,發現導電度與離海遠近影響不大(研究二)。接著自製地下水水箱模型,模擬鹹化地下水、沙石層,從補助及抽取淡水數據,可清楚觀察出淡水泡的形成與回縮,邊緣過渡帶不大,確實可在鹹水層中儲存淡水(研究三)。 本研究以在地觀點出發,關心沿海區地下水鹹化的議題,並研究淡水泡的現象。希望能以簡單易懂的報告,使更多人了解地下水特性,隨時關心水質,以少為人知的淡水泡現象,引入思索,為我們的地下水資源,添加諸多可能性!

簡便型黏貼式的染敏電池

本研究的目的是以日常生活中可取的材料如立可白、鋁箔、銅箔、白板筆、藍莓汁…等進行簡易的組裝具有可撓行的染敏電池。經研究發現,立可白可以取代二氧化鈦膠態溶液、市售的白板筆可以代替藍莓汁,以燃燒蠟燭燻上碳黑於銅片上,加以透明膠模封裝即可以簡便的方式製作出染敏電池。本研究所得之單一cell之發電效益為: 0.519V、3.720mA、1.931mW。以2x2cm大小8 cell四串聯、二並聯所組裝的自製簡易電池其最高發電功率可達14.427mW足以驅動一顆LED燈。此外,利用白板筆與立可白可以任意的創作畫出圖形於護背膠模上,且膠膜同時具有可撓性的功能,使用鋁箔與銅箔可以增加發電效益,並且具有區分正負極的方便性以利串、並聯的使用。

「黏黏」有餘-非洲大蝸牛生活史與其黏液對植物產生嫌惡物質之研究

非洲大蝸牛屬外來種蝸牛,是台灣農地常見的入侵外來種。本研究企圖透過飼養非洲大蝸牛了解牠的生活史,了解如何塗抹大蝸牛黏液使植物避免被攝食的效果最好,以做為防治大蝸牛的參考。結果發現,將大蝸牛黏液塗抹在植物上,確實會讓植物避免被攝食。且誘發出的大蝸牛黏液與直接塗抹的黏液有一樣的效果。將黏液塗抹在萵苣與小白菜也都能產生避免被攝食的效果。在不同塗抹位置與方式上,大蝸牛黏液塗抹在葉片傷口處可避免讓大蝸牛被攝食的效果最好。而大蝸牛黏液塗抹在葉片表面也可避免被紋白蝶幼蟲攝食。從實驗結果水溶實驗推測出,這種讓動物產生嫌惡感的物質,不是水溶性的,應是脂氧合酶所產生的脂溶性物質。