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佳作

彈珠檯-彈彈入洞,百發百中

彈珠撞擊釘子的運動方向與四年級力與運動的課程相關結合五年級的資訊課Scratch的程式,將實體的運動方式,以虛擬的程式呈現。我們發展多元釘板的彈珠檯,以便於觀察與討論彈珠在受力後運動的情形。實驗中藉由牛頓運動定律改變檔板弧度、彈珠彈射力道等變因來操控彈珠的方向,設計五種不同弧形檔板;利用彈力公式,彈簧在不同伸長量會產生不同的力,找出最佳的中間型鐘形分配圖。 以我們現今最方便的手機彈珠檯遊戲切入,再進行實體的探究。我們先以文獻的討論,了解彈珠的落孔情形,進而分析、比較彈珠的進洞機率,以研究中間型鐘形分配為主,改變釘子排列與檔板的弧度配合不同的力量找出作符合實驗期望模式,再以Scrath依探究結果設計出彈珠檯遊戲。

我要活下去

N 個人圍成圓圈並編號,由第一個人開始,先留一人再淘汰一人,以此類推,此乃約瑟夫問題。而由第一個人開始,先淘汰α 人再留β 人以此類推,以求倒數第K 個人的是汰留問題。解決α=1、β=1 與任意的γ、N 即是我們的第一步。找到任意的α、γ、N 及β=1是我們的第二步,轉成進位法以找出演算法是我們比較大的突破,也推出了演算法的通式。雖一般任意α、β、γ、N 尚未完全的解決,但在一些特殊的情況下,如α=β 我們也得到了結果。我們在約瑟夫問題與汰留問題之間找到了關係式,並加以討論與研究。

致命的水

從網路新聞中得知,如果長期喝重覆煮沸的水,對身體健康恐會造成不良影響(參考資料一)。主要的原因是自來水裡面的硝酸鹽會因為重覆煮沸而轉變成對身體有害的亞硝酸鹽。為了證明硝酸鹽在煮沸的水中是否容易轉變成亞硝酸鹽,我們自行設計實驗證明之,並利用所學自然科學知識解決生活中所遇到的問題。在研究的方法上,我們利用普通的材料,組裝簡單儀器來測量亞硝酸鹽的生成速率,過程容易操作、且富趣味性。從本研究的結果中,我們瞭解到硝酸鉀在沸騰的水中要轉變成亞硝酸鹽其實沒有想像中容易;另一方面,硝酸鉀溶液照射太陽光反而有助於亞硝酸鉀的生成,推測太陽光中的紫外光可能有助於硝酸鹽轉變成亞硝酸鹽。

有多「極」,滴滴看就知道

本實驗是利用極性分子的電偶極矩(p)在不均勻電場中,受到淨力不為零的原理,自製造成水平方向均勻與不均勻電場(變化率?E/?x 固定)的裝置,探討一些極性不同的液體在均勻電場與不均勻電場作用下,利用滴定管滴下,測量其在電場與重力作用下,自由落下相同高度後的側位移,探討側位移與極性的關係,由我們的實驗結果顯示,極性物質在均勻電場中因受合力幾乎為零,無法產生明顯的側偏移。在不均勻(變化率固定)電場作用下,極性不同的液體其側偏移與分子極性呈現一定的相關性,幾近正相關,且重複多次均得到相同的結果。所以,推論應可由此方式得知液態極性物質的分子極性強度

親愛的,嫁給我吧

植物吸收亞磷酸(H3PO3)後,可產生植物抗禦素、酚化合物等抗病物質,對疫病 (phytophthora spp.)有可以肉眼觀察的防治效果。我們想要觀察抗病物質是否能在植株內跨組織的流通,為避免結果被亞磷酸的流通影響,設計實驗如下: 將不同品種的葫蘆科植物施用亞磷酸,選出產生抗病物質較多(稱反應較強者:苦瓜 (Momordica charantia)),及較少者(稱反應較弱者:扁蒲(Lagenaria siceraria)),將兩者嫁接,故可排除亞磷酸對反應較弱者之影響。觀察接種疫病後的發病情形,與未嫁接、同種嫁接等進行討論,得知抗病物質在植株間的流通情形。數據分析,發現: (一)苦瓜與扁蒲皆可產生抗病物質及負向影響物質,且苦瓜之抗病物質比例、及扁蒲之負向物質比例較高,且皆可於嫁接植株間流通而互相影響。 (二)亞磷酸之下行性、抗病物質之上行性、負向物質之下行性較佳。

哇!我把速度「錄」起來了—音效卡計時器及其應用

本篇研究運用了巧思與智慧,使得一般常見的電腦音效卡搖身變為精密計時器,搭配上高感度麥克風、壓電式蜂鳴片與光電二極體等感測器,運用在空氣中音速、金屬固體中音速、單擺週期及重力加速度的測量上,從實驗的數據中得知,我們的方法確實可行而且精確度極佳,值得推廣到中小學的教學與實驗上。

精彩.好驚『彩』! ---有趣的彩葉草澱粉反應研究

國中教材常拿色彩繽紛的彩葉草舉例說明葉子非綠色部位不含葉綠素,故光合作用實驗無法測得澱粉。然而我們卻有不同的發現! 我們利用四種常見彩葉草①②③④進行澱粉反應實驗。發現②③中央非綠色部位無澱粉反應,①④全葉都有澱粉反應。在光合色素濾紙層析及光譜吸收實驗,②③和①④也有明顯差異。 另外,將彩葉草葉片不同顏色部位利用鋁箔紙遮光不同時間也發現了有趣的澱粉反應現象。①④中央非綠色部位或外側綠色部位遮光後,均無澱粉反應;①遮中段和遮全葉時,全葉澱粉有交替出現的規律現象;④遮光中段時,全葉有澱粉反應,而遮光全葉時,卻只剩外側有澱粉反應。②③不受遮光部位和時間影響,外側均有澱粉反應,但遮全葉時,卻明顯減少。

層出不窮?!

『美麗的幾何圖形,與數字的運算,這之間居然有著奇妙的關係!你相信嗎?』93年9月的科學研習期刊中的這句話吸引了我們的注意。只要在一個正方形的四個頂點處各寫下一個正整數,如1、2、3、4、…然後算出相鄰兩角數字的差,寫在四條邊線的中點,再以四個中點畫一個新的正方形,繼續重複這個程序,最後一定會出現一個四個角數字都相同的正方形。如下圖:

順風而上

去年我們自製一個風洞裝置,希望能以實驗來觀測各種圓柱體造成飄浮\r 現象的情況,但是因為某些技術層次的無法突破,效果不盡理想。今年,我\r 們解決技術上的障礙,並改良風洞箱及測量方式,希望能一圓去年的夢想。

『流』『鹽』追追追 ─ 海洋密度流之探討

本實驗藉由調整溫度差及鹽度差來模擬密度流在三維海洋空間下的分段時間流動,利用簡易器材模擬不同變因下的流動差異,可應用於地球科學之洋流模擬。實驗後發現溫度差或鹽度差增加使密度差加大,則洋流流速加快;且溫度差主要影響不同緯度間的水平橫向運動,鹽度差主要影響不同海層的鉛直交替運動。其中還發現低溫的下沉水團產生崩湧現象,會因堆積崩毀產生一陣陣加速潮。另外觀察到混合增密現象,發現此現象由兩密度相近的水團混合產生,混合後水團密度增加而呈三角結構下沉,但若密度相差太大則不發生,且溫鹽度差越小越易混合,但溫鹽度差越大則密度增加越多。在綜合模擬中看到,由於溫度分布變化較大,故海底的水流多屬溫度控制的水平流動。