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佳作

出『棋』致勝

正如大家所知:「鴿子棋」又稱「對頂棋」,是一種規則簡單,清晰易懂的遊戲,其玩法複雜且富挑戰性,便想要將其致勝的方法完全找出,可是過程中在網路上發現名為鴿子棋的遊戲可以直接在線上與電腦比賽,由此可見其致勝的方法一定被研究出來了,於是想到改變遊戲規則-最多走3 步來研究,發現找到的一些致勝點在鴿子棋規則下是不適用的,且在網站中並未發現有類似的遊戲,也就是說這算是新的遊戲。經歸納後發現:設「a1,a2 ,a3 ,…,an」為一組棋盤m×n 的間隔,若a1, a2 , a3 ,…,an 中有大於3 的數字,先將其減去4 的倍數,得到新數據「b1, b2 , b3 ,…,br」,其中1≦b1, b2 , b3 ,…,br≦3,而當r為偶數時,若「間隔」可拆成x組棋盤8x2的致勝點,則「a1,a2 ,a3 ,…,an」為一組mxn棋盤的致勝點;當r為奇數時,若若「間隔」可拆成1組棋盤8x3及y組棋盤8x2的致勝點,則「a1,a2 ,a3 ,…,an」為一組棋盤mxn的致勝點。另外,我們也歸納出快速檢驗致勝點的方法:若有一組間隔,其\r 中有數字大於或等於4,則先將該數字減去4 的倍數後,而能將該組數據拆成若干組「1,1」、「2,2」、「3,3」或「1,2,3」的組合,而沒有剩下任何數字時,則此數據即為致勝\r 點。還有,在整個研究中我們也探討其致勝的規律、原因及致勝移子的技巧等相關性質;雙方棋子在「布局」及「對弈」的過程式相當複雜及有趣的,若能利用本研究結果,不但方法容易、步驟簡便、且不易出錯,更能達到省時間與高效率!使我們充分體會「從遊戲中學數學」的樂趣。

失重及任意重力下的靜電力測量

利用雷射與磁片的「對話」,測量微弱的靜電力,並進而找出失重及任意重力下(例如高山上或加速中的升降機內或月球、火星等其他星球上)的靜電力測量方法。更進一步,設計並製作「失重及任意重力下的靜電力測量器」。

喜歡睡帳篷的蜘蛛-大姬蛛生態行為研究

繼去年研究肩敤銀腹蛛後,今年運用數位相機及顯微鏡深入比較結網性蜘蛛(大姬蛛)與遊走狩獵型蜘蛛(安德遜蠅虎)構造差異與行為特徵。透過實地調查與趨性實驗,發覺大姬蛛與環境的關係。透過長期飼養與觀察記錄,發現大姬蛛的產卵過程及護卵行為。以模擬落葉找出大姬蛛選擇落葉帳棚的關鍵因素,同時也深入比較肩敤銀腹蛛與大姬蛛蛛網的差異。在餵食的過程中,發現大姬蛛捕獵的方法及食性關係,精彩可期,一定要看。

瘋不瘋?非常瘋!

本作品主要是從「立即瘋」遊戲的解題過程,突發奇想,試著設計全新的「立即瘋」遊戲。「立即瘋」原設計的木頭材料不容易處理,沒有拓展空間,所以「瘋不瘋?非常瘋!」改以智慧片取代。暸解原設計的解題後,自行以正八面體設計不同顏色變化和位置,加以比對、分析和檢驗。本作品主要結果如下:一、以電腦輔助有調理且有效率的解決原設計的「立即瘋」遊戲。二、重新設計不同顏色的新「立即瘋」遊戲,並確認只有唯一解。三、設計正八面體的「瘋不瘋?非常瘋!」遊戲,並確認只有唯一解。我應用了「顏色表格化分析」、「特殊排列組合設計」和「Excel函數分析」,有效及有效率的解決原「立即瘋」問題,並重新設計創造出全新的「瘋不瘋?非常瘋!」遊戲。

凍結pm2.5

上一屆作品「pm2.5遠離我」,探討如何藉由通電的金屬網吸附pm2.5,達到約32%的過濾效果,這次利用冷凝的方法來降低pm2.5的濃度;大約可以平均降低63.4%左右;過濾時, 大氣中水氣相對濕度愈大,過濾效果愈好;測量被吸附的水滴中,含有更多空氣中的雜質;最後探討在室溫不冷凝的狀況,只用水過濾,過濾效果仍有37%,這可以減少因為冷凝而耗費的能源。在密閉空間中自然蒸發樟腦油或是薄荷油等,即使氣味濃烈,偵測不到氣味分子的數值,但是加熱使蠟燭蒸發或是燒2張A4紙、線香,都使密閉空間中pm2.5數值飆高至危險值的10倍左右,幸好用水或甘油過濾都能有效降低。

大漢溪曲流地形探索之旅

大漢溪具有豐富的谷曲流地形,是桃園縣山區景點的一大特色。本研究運用「Google 地球」軟體,截取大漢溪從石門水庫至砂崙子及大漢橋間的衛星照片,進行曲流地形判識,並經由野外考察實地驗證,描繪大漢溪流域曲流地形的分佈情形;探討蜿蜒度、坡度、地質與暴雨侵蝕對曲流地形的影響。發現蜿蜒度越大,交切山腳越豐富;坡度與蜿蜒度成反比,而坡度及地質結構影響曲流型態。此外,蜿蜒度越高的曲流,代表受暴雨侵襲的頻率越高,河流開墾應注意地形的特性,避免在蜿蜒度高的河川地及凹岸開墾,以減少洪泛所造成的損失。

Johnny the Random Walker-振動平面上的顆粒運動

顆粒在受垂直振動時有擴散、對流的現象,其中對流的情況較難觀察,但表面的擴散可用影像擷取分析系統來測量。本實驗利用喇叭作為顆粒振動的能量來源,將顆粒放入扁平的壓克力圓盒,再用攝影機、ImageJ作為影像分析系統。同時透過顆粒數目與Γ值(振動台最大加速度與重力加速度的比值)兩種變因,分析兩變因對於擴散係數、平均自由徑及平均自由時間、速率分布的影響,探討顆粒在近似於平面上的運動行為。

熱情噴湃-蒸氣動力噴泉之噴泉效果研究

國語課本中提到「老忠實噴泉是很會逗人神經緊張的……」,不得不讓人聯想到台東在地的資源-溫泉,知本溫泉若能出現一個類似的噴泉,是不是也可招攬個多的遊客(88風災之後遊客減少),因此我們想要探究利用地熱所造成的噴泉是如何形成的,所以我們利用環保器材模擬老忠實噴泉的效果來一探究竟。研究結果發現進水管長度越長、噴水管長度越短的條件下,噴發水柱高度最高。其次空心銅管匝數12圈時噴發水柱高度最高,其次是16圈,最低是8圈;而較粗之空心管所噴發水柱高度最低。進水口越短噴發頻率越高,反之噴水口越短噴發頻率越低。空心銅管越粗,噴發的頻率越低;空心銅管匝數越多,噴發的頻率越低。水溫高低會影響噴發頻率。

翩翩起舞-間隔排法的探討

有5對男女舞者穿著5種不同顏色的舞衣(男舞者舞衣顏色各異,女舞者舞衣亦然),圍成內、外兩圈跳舞。每當他們跳完一小節後,內圈的舞者會以順時針方向移動一個位置來交換舞伴,現在如果女生排在內圈(如圖一),那麼外圈的男生該怎麼排,才能使得排定跳舞位置時,以及每次交換舞伴後,恰好都只有1對男女舞者穿著同顏色的舞衣。我們探討3對、5對、7對、……15對男女舞者的跳舞位置,觀察這些位置的排法,找到一種有規律的排列方式,將它稱為間隔排法,間隔排法中的間隔數以n表示,後來利用間隔排法排出m對男女舞者的跳舞位置,並說明間隔排法的適用性,最後歸納得到:當(m、n)=1且(m、n-1)=1時,就可利用間隔排法排出符合條件的跳舞位置。

螢光秘辛

為求在一般實驗室中能以簡單的方式建立並探討螢光發光的原理,添加不同金屬離子當催化劑,發現部分B族過渡金屬離子能啟動整個機制而發光。在我們的實驗過程中發現過渡金屬離子與雙氧水其條件缺一不可。 過渡金屬離子能協助反應物中的“鄰苯二甲酸甲酯”與H2O2產生的O2反應形成一種高能量的過渡狀態,而這種高能量的過渡狀態再將能量轉給染料發光。“ 另外我們也以鄰苯二甲酸甲酯為主體,改變碳鏈以及與醯胺類的化合物作為比較,發現醯胺類的化合物並不會發光,而酯類的碳鏈愈長其發光亮度的最高值則會降低。另外討論了官能基在苯環上不同的位置,進而提供了在反應機制上一個較合理的解釋。