全國中小學科展

佳作

橙五線陸生渦蟲(Bipaliumaurantiacus)廣頭部彎曲功能之探討

本研究經實驗橙五線陸生渦蟲(Bipalium aurantiacus)發現,其廣頭部有不同的彎曲方式,分別為波浪形、左右形及上下形。在探測獵物時,其廣頭部使用波浪形彎曲;探測獵物味道、攻擊時,使用左右形;探測環境光度時,則使用上下形。在探測時,不同彎曲方式接近不同感應物的頻率並不相同。此外,廣頭部在探測時會有擴大的情形,進一步推測感覺神經分布情形,並運用生物檢測(Bioassay)驗證。經觀察不同種廣頭地科陸生渦蟲,發現廣頭部彎曲情形無太大差異,且無廣頭部之陸生渦蟲廣頭部敏感度會下降,由此知廣頭部對陸生渦蟲的重要性。前人對渦蟲的研究,多針對水生渦蟲,對陸生渦蟲的著墨較少,且僅是初步研究,經本研究,將對橙五線陸生渦蟲的廣頭部有更進一步了解。

基於智慧型手機之電源監控系統

因為Google公司的遠見,以Linux為基礎重新打造一個全新免費的嵌入式作業系統Android。於是各大手機廠商得以開發各式各樣的智慧型手機,玩家只要懂的Java語言就可以編寫App軟體,此外,一般的App軟體不外乎是商業軟體與遊戲軟體,但是對我們來說,達成用智慧型手機來控制硬體,是更具有吸引力的主題,如此一來可以讓自動化生活更容易實現,本專題以手機內建的藍芽裝置來實現電能監控功能。

亮不亮沒關係—解開「重度近視」與「夜視」之謎

媒體有超重度近視者變成夜視人的報導,我們感到新奇與不可置信,便用凸透鏡模擬近視、並用相機進行測量研究,以解開「夜視」之謎。 首先我們測量各凸透鏡的焦距,找出度數與焦距的關係。並得知相機光圈口徑越大,單位時間進光量越大,則快門時間越短,其次在「字」與背景的各顏色中,發現以白底黑「字」的亮度最大,便以此「字」卡進行以下實驗。 接著發現,凸透鏡的度數愈大,則「字」與透鏡的距離愈短,愈能看清楚字。「字」與透鏡的距離愈短,則亮度會愈大,愈能看清楚字。此外,凸透鏡的度數愈大,則看到的「字」會愈大,愈能看清楚字。 最後我們用眼睛實際來觀測,結果發現,利用度數較大的凸透鏡,真的可以在較少亮光下,清楚地看見「字」。

「果」不其然!電來了~環保再製果汁電池之研究與應用

本實驗是要發現影響果汁電池發電效能的因素,結果發現電極距離越近,電極深度越深,電極接觸面積越大,所得到發電效能會比較好。至於電極金屬片種類以鎂-銅電極組合最好,但價格比較昂貴,一般以第二好的鋅-銅電極組合比較適合。還有影響發電效能的果汁濃度與溫度,發現濃度及溫度越高,所得到發電效能也會比較好。還有串聯越多果汁電池,電壓越高,電流則幾乎沒甚麼劇烈變化;並聯則剛好相反。最後在探討果汁電池日常生活應用時,發現可以推動螺旋槳船,並且把果汁加了酵母菌做成果汁酒;還可以加乳酸菌做成果汁優酪乳;更可以加入醋酸菌做成果汁醋,進一步做成各種不同金屬電極組合形式的電池來代替一般市售的乾電池,成為最環保的新能源。

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。

潘朵拉盒子裡的奧秘-環保顯微鏡的製作與研究

立可拍相機的發明,雖使人類更方便的捕捉畫面,但也因「用了即丟」的觀念和行為,無形中製造許多垃圾。在愛惜地球的心情下,收集各品牌的立可拍相機,研究他們鏡頭再利用的可能性。另外,我們也發現一種手電筒的燈泡,前方的小圓球,有聚光效果,運用光學原理,設計測量焦距的裝置,再依據牛頓光學公式,算出放大倍數,居然有約100 倍的效果,真不可思議。於是,我們利用上述兩種丟棄物品中所取出的凸透鏡,再加上生活中可用的回收物,製作出環保、實用的顯微鏡。進而配合自然課程中,觀察昆蟲、植物、微生物……等單元。與實驗室100 倍複式顯微鏡,對照觀察,呈現的畫面幾乎一致。我們的環保顯微鏡,操作簡便,希望能推廣給每位同學使用。

乾坤大挪移---數獨VS幻方

三年前的科學人雜誌曾看到一篇討論數獨初盤的文章─討論使一數獨有唯一解所需填進去的最小數目,結果是17個數字。因為數獨是最近才竄起的數字遊戲,所以能找的資料也很有限。後來便想到跟幻方(魔方陣)結合,試著找出對應關係。先鎖定較簡單的4×4數獨,為了讓數獨具備特殊性質(對角線上),我們特別創造了”G數獨”─一組對角線上數字均不重複的數獨,使之在對角線上的和仍然與行列相同。利用幻方每行每列對4做模後為完全剩餘系之性質我們順利的找出一種變換方法,即在4×4G數獨固定一3×3方陣的四角,將固定角之相鄰元素互換可得一共軛數獨與原數獨以4:1及1:4比例構成X幻方。之後找到「井字變換法」亦可構成X幻方。原本想利用4×4G數獨的性質將9×9和16×16的情況解決,但用程式跑了一天還無法得到滿意的數據,因此我們開始懷疑9×9G數獨的存在性。於是我們利用Excel的自訂函式功能來找尋可能的變換法。最後,成功地找出一個廣義的變換法,其中仍是以兩共軛G數獨以1:n2及n2:1的比例製作X幻方。

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。

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」。

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。