全國中小學科展

佳作

食柑橘屬〈Citrus spp.〉植物的七種鳳蝶之幼蟲形態比較

生物的命名與分類是研究生物的不二法門,製作生物分類檢索表更是鑑定生物的重要工具,但一般市面上的圖鑑,其鳳蝶分類以終齡幼蟲或成蝶特徵製程分類檢索表,至於一到四齡鳥糞狀幼蟲之分類檢索表,則曖昧不清,但根據我們的研究結果,臭角顏色、頭部顏色、體表斑紋的分布、體表凸起等幼蟲的形態,均可做唯一~四齡幼蟲分類的根據,而本實驗結果所製作出的七種鳳蝶各齡期幼蟲檢索表,有助於未來研究者作為不見定的參考價值。

平分圓的延伸探討—分割區域數、交點數、圓弧段數的研究

這個研究起源於一個平分圓的問題:平面上有2n+1個點,任三點不共線、任四點不共圓(這個情況下的點稱為正常位置上的點),任取三點可決定一圓,若圓內外都各有n-1個點,則此圓為一個平分圓。在[1]論文The Number of Halving Circles中,Federico Ardila教授證明了平分圓的個數為一定值n2。以此為基礎,我們探討了平分圓分割平面的區塊數、交點數、圓弧段數,發現雖然在正常位置的條件下這些個數會不定,但只要再多一項限制──若任三個平分圓共點,其所共的點必為原來2n+1個點中的一個(我們稱滿足這樣條件的點在「絕對正常位置」上),這些個數均為定值。以下為本研究的結果:一、平面上任意2n+1個絕對正常位置上的點構成的平分圓,所分割的區塊數(N[2n+1])、交點數(N﹛2n+1﹜)、圓弧段數(N(2n+1))均為定值

「驚濤駭“電”!」-波浪發電之研究

搖晃的浮台觸發了靈感,海浪的起伏決定了發電方法與實驗研究及研發的方向,包括了:\r 一、首先我們研發出創意繞線圈工具機,內含多種生活簡單用品之聯想與應用,並且可以精\r 準與方便地纏繞多圈線圈。\r 二、之後我們在發電管上纏繞漆包線圈的研究活動中,亦證明與歸納出了正確的纏繞線圈方\r 式為何。\r 三、接著創作出模擬海浪測試平台,內含有我們所設計的發電管套插座組體與自創電路測試\r 系統,讓我們在實驗測試發電管的發電電壓效率時,也發現與證明了線圈圈數、磁場強\r 度、線圈號數、以及纏繞線圈方式對發電電壓的影響與關係為何。\r 四、綜合實驗研究所得,並經長時間反覆研究,設計出海浪發電模型,樣式完全依據波浪上\r 下振動特性而來擷取波浪的能量,並能將其成功轉換成電能。

磁力的緩衝作用

這個研究的目的是藉著磁力來控制液體的流動,達到力量的緩衝減振的作用。磁力是超距力,因此鐵粉不論是在空氣或水中,都會依磁力線排列。在水管中按磁力線排列的鐵粉會阻礙水流,減少流量,因此可以藉由控制磁力,達到控制水流量,產生緩衝效果。本研究經過實驗,分析了不同的磁鐵位置和磁力大小對水流量的影響。然而鐵粉在水中會有生銹、沉澱、沖刷的問題,因此本研究使用油取代水,讓鐵粉在油中隔絕了空氣和水分、至於鐵粉在油中會產生鐵粉沉澱的問題,本研究找出方法,用油脂包著鐵粉再混合在油中,這樣不但隔絕鐵粉和空氣,而且油和油脂可以互溶,就不會有沉澱和生銹的問題。本研究並設計了測試設備,實驗測試了不同的鐵粉油液的流動性,找出磁力和管徑對於緩衝效果的影響,並且將這些影響關係整理成公式,用電腦程式來顯示不同磁力、管徑、施力可得到的緩衝效果、最後我設計製作了一個實際的緩衝裝置,呈現磁力的緩衝作用。

「鬚」換成林—榕樹氣生根形態構造及功能之探究

本研究詳細觀察榕樹氣生根不同環境下外部形態及內部構造變化、進一步測量不同部位吸水量,最後並探討濕度對氣生根生長的影響。研究發現氣生根下端新生部分呈黃白色,根尖具有根冠保護,溼度高時亦可長出根毛。往上表層漸木質化呈細長深褐色,接觸、斷裂、分支可使其增粗呈灰白色,型態已極似莖。氣生根木質部具6~8個輻射角,但中央一直具有髓,其與皮層、中柱內等薄壁細胞常含有葉綠體,明顯與多數雙子葉植物根中央為木質部有所不同。氣生根吸水主要供應本身生長,平均每週相對吸水量下段(0~5cm)約為0.125ml、上段(20~25cm)為0.104ml。在較高的相對溼度(>95%)下,會誘導氣生根長出根毛並加速伸長,每週可伸長達1.58cm。

秀珍菇趴趴走

五年級上學期,自然老師安排上課的主題是「香菇世界」,上課方法生動活潑又有趣,引起了我對「菇」的好奇,很想深入去了解它。剛好在92年12月中旬在總統府前的廣場辦了一場活動,其中有霧峰農會菇類展示,菇農很熱心地教大家如何在家裡DIY栽培秀珍菇,更引起了我對栽培秀珍菇的興趣。小小的秀珍菇它的成長過程是如何呢?就讓我們做深入的探討研究,在不同的生長環境之下,秀珍菇菌絲的生長和秀珍菇的出菇情形,以及了解秀珍菇含有多少水分和了解秀珍菇的菌柄發生偏生或側聲的機率如何?我作了很多實驗後發現,小小的秀珍菇具有強韌的生命力,在適當的水分、溫度、酸鹼性、空氣流通、菌種成熟度、培養基之下,栽培秀珍菇式很容易的,不僅可以增加生活的樂趣,還可以培養自己的耐心,等秀珍菇長出來時,會有無比的成就感,還可以摘下來吃,過幾個禮拜後,還會再長新的秀珍菇呢!建議大家也一起來種秀珍菇,也可以拿出來一起討論喔!

跳島攻法─破解移位遊戲的最佳策略

本文所探討的是關於有趣的移位遊戲,並利用遊戲技巧定義出?跳島攻法?,當移動過程符合跳島攻法,可得到最少移動次數步驟,其最少移動次數的公式:※當符合(空格數/字母數)≦1/2 時,奇數個字母為N2+3N-8/2次;偶數個字母為N(N+1)/2次。利用數據推導出解題公式(p.11)後,嘗試找出移動步驟之規律證明(p.9~p.12),希望獲得公式的正確性,最後更以多元的反例驗證(p.17~p.25),試圖以足夠的數據證明公式的正確性。反例驗證發現,當違反?跳島攻法?的任何移動方式與技巧,皆無法獲得更少的步驟數,因此更可推論證明出遊戲公式之正確性,獲得破解本移位遊戲的最佳策略。最後,希望這些數學方法可推廣至一般移位遊戲。

以 Ia 型超新星測量哈伯常數

我們利用 Ia 型超新星來驗證討論哈伯定律(Vr = H ×d )與測量哈伯常數、探討宇宙年齡,並討論宇宙加速膨脹的可能性、哈伯常數是否為恆定值等。利用網路找出Ia型超新星觀測資料,並借由此型超新星可當成標準燭光(StandardCandle)的特殊性質,我們可以很容易算出星體的距離d ,再借由觀測到的紅移值(RedShift)可算出星體遠離我們的徑向速度 Vr (Radial Velocity),最後再利用數值方法求出最佳擬合直線來得到哈伯常數。我們從資料、各式理論進行討論分析,認為宇宙極有可能在加速膨脹,意即哈伯常數並非恆定值。我們得到的哈伯常數分為高、低紅移兩部分,以低紅移超新星測量到的哈伯常數~57.6km/s/Mpc;以高紅移超新星測量到的哈伯常數~ 30.6/km sMpc;並綜合高、低紅移超新星,測量到的哈伯常數~ 31.7/km sMpc。若假設哈伯常數為恆定值,低紅移資料對應的之宇宙年齡約 170 億年;高紅移資料對應之宇宙年齡約 319 億年;綜合高低紅移資料對應之宇宙年齡約 309 億年。由於宇宙極可能加速膨脹,哈伯常數極可能是時間的函數,所以宇宙年齡可能也並非簡單哈伯常數的倒數就可算出。

拉不拉多的領域密碼

因為學校收留一隻流浪狗,引起我們研究小狗以尿液的味道標示地盤的興趣。我們在幾個月的研究中,跟部落裡面幾隻小狗培養感情,帶出去實驗觀察。我們發現公狗和母狗排尿的次數﹑行為姿勢均不相同,公狗會抬腿尿尿標示地盤,母狗則不會。公狗會受到其他公狗尿液味道的刺激,引發公狗排尿。甚至人類的尿液也會讓公狗有地盤被入侵的感覺,引發公狗排尿標示牠的地盤,但是小狗的「糞便」雖然也會刺激公狗的反應,但是不會引發排尿的行為。公狗的領域性也和體型有關,體型小的公狗(如小黃)不會把陌生的環境標示為自己的地盤,不敢隨便尿尿。體型大的公狗(如拉不拉多)領域性比較強,不管環境陌不陌生,都會占據為自己的地盤。另外大型犬拉不拉多和小型犬小黃的地盤爭奪戰中,初期大型犬總是比較強勢,但是小型犬也會越來越勇敢的去維護自己的地盤,非常有趣。

「牆」「牆」滾-颱風雙眼牆形成機制之探討

本研究的目的在於了解:探討判讀颱風雙眼牆的方法、挑選雙眼牆颱風個案、雙眼牆颱風之特徵及雙眼牆颱風之可能形成因素,由研究得出下列結果:一、我們判斷的依據是只要兩層?回波區中夾有明顯無回波區或弱回波區即為雙眼牆颱風,依此挑出14個雙眼牆颱風個案。二、雙眼牆颱風皆為中強颱,其七級暴風半徑均達180公里以上。三、近中心最大風速在颱風雙眼牆結構出現前後短期內並無明顯變化,而時間的範圍拉長後,可以發現其結構的出現約在近中心風速最?的期間。四、雙眼牆颱風內外眼牆的角速度大略成正比,且比值都在五倍以上,而大部分的比值集中在約5~8倍。五、距地表在兩公里內的風速隨高度的變化率較高,兩公里以上風速隨高度的變化率較小。而雙眼牆結構出現時間長度和風速隨高度的變化率之極大值並無特別關係。