全國中小學科展

佳作

喝ㄋㄟㄋㄟ的植物長得好?!

生活中常聽說牛奶可以幫助蔬果生長,我們好奇用牛奶澆灌植物是否真會帶來什麼改變,我們便選用阿拉伯芥進行我們的實驗。首先我們直接以牛奶澆灌植物,卻發現對植物的外觀沒有什麼影響。於是我們又進行了染菌實驗,藉此研究牛奶對植物抗菌是否有幫助。我們發現牛奶能夠提升阿拉伯芥對細菌的抵抗力,又在實驗後確定此現象與初級防禦反應相關。我們推測是牛奶中的胺基酸引起的,於是我們再以Proline等胺基酸澆灌植物,其中Proline亦能協助植物抗病;接下來我們再探討Proline協助植物抗病的機制,發現Proline和牛奶一樣可以增強初級防禦反應及利用callose堆積協助植物抗病。因此我們推測,牛奶中含有的Proline能夠幫助植物對抗細菌。

連續整數和的難題

本研究探討各種連續整數和表示法的最小整數及其關係。我們發現一個數的連續整數和表示法與該數的因數有關,將一個數質因數分解成A1a1×…×Amam ,質因數2不列入, 將所有質因數的次方數依a1×a2+ a1+ a2的方式依序算出的數,即為該數連續整數和表示法的種數。我們用Excel試算表找出一些連續整數和表示法的最小整數,也以此推算出各種連續整數和表示法最小整數的規律:有k種連續整數和表示法,當k為奇數時,(k-1)/2種的最小整數質因數分解為A1a1×…×Amam,則k種的最小整數為A1a1×…×Amam×(Am的下一個奇數);當k為偶數時,y=2、4、6、…,依序計算,(k-y)/(y+1)種為整數時,其最小整數質因數分解為A1a1×…×Amam,則k種的最小整數為A1a1×…×Amam×(Am 的下一個質數)y;如果(k-y)/(y+1)不是整數時,則k種的最小整數為3k。

廣義的畢氏定理探討

數學刊物從勾股定理談起以長方體的架構,長x、寬y、高z,對角線w 的概念去討論x2 + y2+ z 2= w2的畢氏數解,本文發現他遺漏了非常多組解。本文作者改以廣義的畢氏定理從平面幾何的概念找出所有畢氏數解。 傳統的畢氏定理只能在直角△上才能使用,本文探討一種廣義的畢氏定理,它適用於任何一種△(包括銳角△、鈍角△、直角△),這種創新的廣義畢氏定理的靈感來自於直角△中的母子定理所使用的直角△,這種子△和原直角△的三邊依序垂直,銳角△和鈍角△中仍然存在著這種依序和原三角形三邊垂直的子△,文章中透過借用直角△推導畢氏定理相同手法去推導銳角△及鈍角△的畢氏定理,這樣的廣義的畢氏定理型如x2 + y2+ z 2 = a2 ,(其中a 代表△任一邊的長,x 和z 落在另兩邊上,而y 長的線段和a 長的線段平行)。在廣義的畢氏定理條件下,本文探討了正△、等腰△、直角△、銳角△、鈍角△的畢氏數,並找出了那些被遺漏的解,接著解開了四元二次不定方程x2 + y2+ z2= w2的所有畢氏數解。

改良電解水的裝置並探討電解速率的影響因素

研究電解水的改良裝置,以克服課本中的實驗缺失,經過多次的改良與測試,完成「懸吊式」及「密閉式」兩套電解水裝置。為讓改良裝置能推廣於教學中,特以改良裝置探討電解速率的影響因素,尋找合適的控制變因,提供教學參考。經過研究所得成果如下:1.提升了電解速率,縮短實驗時間。2.操作上手不用接觸NaOH溶液,電極以迴紋針替代注射針,增加實驗的安全性。3.以定量方法探討電極間的距離和電解速率的關係,克服課本中肉眼不易觀察的困擾。4.可大幅度節省藥品,避免環境污染。5.密閉式改良裝置,非常適合教師在教室中操作。6.可提供多次氫、氧性質的檢測,讓組員都有操作的機會,提升學習興趣。

「嘴」大「顎」極,飢要擇食-水蠆覓食策略探討

本實驗主要目的是以行為生態學的觀點來探討烏點晏蜓(Anax guttatus)水蠆的攻擊發動之條件,以及面對獵物採取的捕食策略。本實驗結果發現,水蠆發動攻擊的起因與獵物的大小及距離均呈負相關。而發動攻擊的範圍多在下唇顎所及之處,支持水蠆為伏擊型獵食者(sit andwaiting predator)。面對不同大小獵物時會有所選擇,因為極小或極大的獵物難以捕食,且在捕獵大獵物會消耗較多時間成本,所以水蠆會在獵食風險(失敗、受傷、時間成本)及獲益(能量)之間取得平衡。當水蠆面對獵物密度高低不同的環境,會因水蠆體型大小出現積極、保守、消極的不同策略。綜合以上實驗結果,水蠆在捕食行為上能做最適的權衡(trade off),選擇以最低的風險與成本獲得最高能量,為生態中最佳捕食者之一。

晶聲尖叫-探討聲波對硫酸銅結晶的影響

我們的實驗在探討聲波對硫酸銅結晶的影響。我們探討了頻率、振幅及音源個數對結晶的影響。頻率的實驗中,使用頻率500 Hz、1000 Hz、1200 Hz、1500 Hz、1800 Hz、2000Hz及2100Hz,振幅皆為100cm的聲波進行實驗。我們發現頻率為3的倍數時,結晶長度會比其他頻率音源下的結晶長,且結晶形狀大多為平行四邊形偏長條形,其餘頻率音源下的結晶形狀則大多為平行四邊形,不規則形結晶比頻率為3的倍數音源下的結晶多。振幅的實驗中,使用振幅為100 cm、200 cm、300 cm、400 cm及500cm,頻率皆為500Hz的聲波進行實驗。我們發現振幅越大,結晶越大,但振幅到300cm以上所結出來的結晶長度和300cm下的結晶無太大差別。多方音源中,音源越多,結晶大小越大。長晶過程部分,結晶會隨著能量前進方向依序長晶。

「笛」確如此~笛子的製作與笛音的特性研究

以吸管、胡蘿蔔做笛子,研究笛音的響度、音高、音色。發現笛音的響度與吹孔的大小、角度有關;音高與笛子的長度、管徑大小、窗口位置有關;並分析笛子的音色,比較有無笛膜的音色差別,發現笛膜可以豐富笛子的音色。最後依據所做的實驗數據來自製笛子。

藻礁?灘岩!老梅海岸之研究

本研究的目的在於探討老梅海岸的灘岩,是不是一般所謂的「藻礁」?在研究方法上透過圖書及網路資料的分析,針對藻礁的條件,以及老梅海岸的灘岩詳細比對,經長期而且多次的深入探討,得知老梅海岸灘岩的組成物質為石英砂、貝殼砂、鐵砂以及少量的安山岩礫石,與「藻礁」的組成物質-石灰藻大不相同,因此可以看見老梅海岸的質地細密有紋理,不像藻礁的多孔隙石灰質一般。本研究在詳細了解老梅海岸灘岩後,察覺灘岩上有近千條的石槽,不但景色是台灣唯一,而且在每年二到四月灘岩上長滿了綠色的藻類,使得石槽變成綠色的洗衣板一般,這也是台灣因為受到東北季風所形成的特殊景觀,老梅海岸的景色都是唯一而且只有這個地方才有,值得大家欣賞,也值得國人擁有及保護。

大海裡的小巨人-有孔蟲再現

本次的研究範圍主要以新化丘陵的二重溪層為主,而且所發現的有孔蟲及貝\r 類化石多數位於地層界線帶,我們所研究的有孔蟲種類共有14 種之多,其中分\r 布最廣、密度最高的有孔蟲種類有FBLs 及FBPs.數種,牠們生長在廣鹽性的海\r 域,所以遠在高雄市的岩心(地表以下的地層)也可以發現牠們的蹤跡。在有孔蟲\r 的外型中又以輪型最多,其中FBLs 有部分種類的周圍薄片,是適應大自然的結\r 果(帄衡用)。還有一些有孔蟲呈水帄堆疊,顯示當時的海域環境穩定,都與當時\r 的生態環境息息相關,所以我們終於了解地質學家為何常以有孔蟲化石作為確定\r 地質年代的標準化石和古沉積環境的指相化石了。

我把蛋殼變粉筆了!

粉筆是教學現場不可或缺的消耗品,由於使用簡便、限制性小,使得粉筆即使在現今多\r 元的教學媒材中,依然有著難以取代的地位;因此,粉筆在校園裡的用量非常大,如果能夠\r 將日常生活中的廢棄物加以利用,製成粉筆,將可兼顧環保及經濟效益。\r 而在偶然機會下,發現粉筆與蛋殼的成分是一樣的,於是便以「蛋殼變粉筆」作為本次\r 研究主題。首先我們嘗試以蛋殼粉為主原料,分別添加水、麵粉、膠水、粉筆灰等材料作成\r 四種粉筆,再以品質最好的一種作為後續改良重點;此外,我們也研究蛋膜及不同材質的蛋\r 殼對實驗的影響性,並試著用不同的色料製作有色粉筆,希望能以蛋殼作出最接近市面上販\r 售的粉筆。