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佳作

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。

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。

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。

「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。

植物界的吸血鬼-菟絲子

有一天我們聽到工友黃伯伯口中唸唸有詞:「怎麼去年才過了,今年又長出來了,真有夠煩」,於是我們就近一看原來是菟絲子,之前上自然課時老師曾提過幾種生態殺手的植物,菟絲子就是其中之一,它會去吸收旁邊植物的養份,吸完之後,它又會到別的植物上吸取養分,拔也拔不完,到底是為什麼菟絲子有這麼強的繁植力,試著做各種實驗來探討菟絲子繁植力強大的來源。

氣球的脹熱縮冷

彈性物質受外力拉伸時,溫度會升高;反之,當彈性物質由拉伸狀態縮放回去時,溫度會下降,並且降溫溫差會比原本的升溫溫差來得大。對此現象,我們仿造氣體動力論的模型做解釋:溫度是一個宏觀的物理量,其根本為分子運動動能的表現,橡皮筋未拉伸前是一個三維系統,而拉伸後長度變長、截面積變小,使橡皮筋接近一維系統,然而在拉伸的過程中我們並未提供動能的變化,因此原本分布在三個維度上的能量現在集中在一個維度上,造成等效的溫度上升現象;反之,將橡皮筋放開使其恢復原長時,將使橡皮筋恢復成三維系統,能量重新分配在三個維度上,造成收縮後的溫度比拉伸時溫度低的現象。本實驗檢驗橡皮筋溫度上升與拉伸速率、拉伸長度的關係,並且檢驗拉伸時溫度上升倍率及下降時溫度下降倍率之間的關係,同時針對整個溫度變化過程做詳細的分析說明。

土壤中的水精靈-探討捷運大安森林公園站的土壤液化防治

本研究在於模擬臺北捷運大安森林公園站土壤液化現象並探討動力夯實工法防治效果。本研究分兩部份;一、預備實驗;二、實驗研究。預備實驗為設計沉積土層箱和捷運站砂土箱,並模擬土壤液化現象。實驗研究主要為了探討動力夯實工法對臺北捷運大安森林公園站砂層的效果。由預備實驗,我們設定1500mL水量、砂土深度10cm、砂層中未有緻密岩層,進行臺北捷運大安森林公園站砂層模擬,可以發現施作動力夯實工法砂層可以有效防治土壤液化,並從實驗中我們發覺經地盤改良的砂層在地震後會有地表濕潤現象,因此我們建議施作動力夯實工法後的砂層上方可以鋪設植草磚或連鎖磚,利於行人走動。

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。

樹上忍者-棉桿竹節蟲的生態研究

棉桿竹節蟲屬於幼年高死亡型。四季皆有成蟲出現,以春夏季最多,冬季最少。若蟲時身體環節有7 節,至5 齡起變為8 或9 節,節數不同是隨機而定。屬不完全變態,大約經過6 次的蛻皮後,若蟲可長出翅膀變成蟲。若蟲成長期平均為65 天,成蟲可活60 天以上。竹節蟲的複眼會隨著光線改變顏色。有清潔行為,具有負趨地性、有趨光性但不明顯。常見的防禦機制有雙臂舉起呈威嚇狀,或由胸前背板放出人蔘味,以及吐出微黃泡泡。光線顏色對體色變化有影響,綠光與藍光會使軀幹與步足的體色趨褐色,軀幹上斑點更為突起、明顯。但不同溫度對體色沒有影響。若蟲步足與觸角有再生的能力,但成蟲則無。雄性的成蟲,體長比母蟲小,腹部第十體節部分有突起。

太陽啊!請賜給我神奇的力量!─玻璃杯裡風車轉動的秘密

本研究主要在探討在什麼條件下,才能讓玻璃杯裡面的風車轉得快呢?我們先製造一種基本款的風車,接下來探討光源與轉速的關係,扇葉與轉速的關係,底座與轉速的關係、遮罩與轉速的關係,室內溫度與轉速的關係、扇葉與底座間距離與轉速的關係,並詴圖找出除了光之外,是否還有其它方式也能讓風車轉動?我們希望能將此裝置應用在教學上,解釋「光能產生熱能」、「光能產生動能」、燈光下會有「風」及空氣熱對流等物理現象,並發展出有趣的科學玩具。