全國中小學科展

佳作

「原」音重現 -探討影響排灣族鼻笛發音現象之研究

透過實驗的探究,讓我們更了解快要消失的樂器 – 排灣族「鼻笛」,其中幾項結論包括,第一、初學者學習鼻笛要掌握笛子的角度在30度以內而且流速的控制是一件很重要的事情,相同的指法,不同的流速,所發出來的音會不相同,第二、研發學習鼻笛輔助工具「鼻套環」,解決鼻笛衛生的問題,並提高正確發音的成功率,第三、找到製作紙管鼻笛的黃金比例10 : 2 : 1 : 1。第四、發現紙管長度最短臨界值為49cm能製作六個音階的鼻笛,希望經由以上的研究,讓像我們一樣的都市小朋友都有機會推廣製作紙管鼻笛。

Great ! 土肉桂 !

土肉桂葉茶非常甘甜又有點辛辣,味道很香很特別,經查資料得知,土肉桂葉具有抗氧化力,葉子內的精油具有抗菌效果。實驗發現以快鍋水煮土肉桂葉15分鐘,可以製成高抗氧化力的甘甜飲料。土肉桂葉液與其他飲料進行抗氧化力的比較,其抗氧化力表現不錯,所以高抗氧化力的土肉桂葉液,是值得發展的健康飲品。實驗發現運用自製簡易的蒸餾設備所蒸餾萃取的土肉桂葉液,可以有效的抑制黴菌,適合作為『天然殺菌洗手液』。75%之蒸餾萃取的土肉桂葉液可作為砧板抑菌液,每天以噴霧方式,抑菌效果可以維持至少24小時。100%之蒸餾萃取的土肉桂葉液可作為皮屑芽孢菌的抑菌液。

甲仙與美濃地震斷層發育機制之探討

2010年甲仙地震與2016年美濃地震的斷層接近東西走向,我們發現:兩地震的震央位置、震源機制、規模等特性都非常接近。我們推測造成甲仙與美濃地震斷層形成原因可能相同。利用黏土模型與地震活動資料的分析,我們可以說明由於覆瓦狀構造的老斷層覆蓋在較新斷層的上方,使地震越往西部越深。臺灣西南部是受擠壓形成的逃脫構造,對照黏土模型的結果,因黏土受擠出作用,出現共軛的平移斷層組,在持續推擠下會形成再發育的逆斷層,且產生新的共軛平移斷層組,並都被覆蓋在較早的逆斷層之下,說明甲仙與美濃地震的斷層發育機制是擠出作用造成斷層呈現東西走向;前者深度較深是覆瓦狀逆斷層下方新發育的左移逆斷層,後者是時間序列中較早發生的左移逆斷層。

「灰」「灰」衣袖,帶來一片商機

本研究將校園中丟棄的短粉筆及粉筆灰回收再利用,以調配出具環保理念的萬用黏土。實驗將粉筆灰與聚異丁烯以不同的混合比例,可製備出具多樣性黏度與固化的萬用黏土,結果發現粉筆灰與聚異丁烯為1:3的混合比例下,有最佳黏度與固化的特性,並進一步探討粉筆灰的去色、粉筆灰的顆粒大小、黏土的染色以及環境濕度對黏性的影響,最後將環保萬用黏土與市售萬用黏土進行黏性比較。結果顯示粒徑大小40 mesh 以上的粉筆灰,在不添加染料和環境濕度60%以上時,具有最佳表現,故經本研究開發環保萬用黏土,具備良好性能表現,並具有資源再利用及環境保護生活化的概念。

「嗶─嗶─嗶─」山觱仔來了!

俗稱「嗶嗶草」的山觱仔,是阿公阿嬤、爸爸媽媽的兒時玩具,清明時節正是全家大小掃墓時的最佳伴奏,究竟這些「嗶嗶草」喜歡住在哪些地方、不同的長短與吹奏方法又和聲音的音高有什麼關係呢?透過實地觀察、訪問長輩及一連串研究的方法,我們與「嗶嗶草」及長輩們的距離似乎又更進一步了呢!

翻轉正n邊形邊上點的猜想

本研究先在正n邊形邊上取任意點P、Q,將Q以P為中心旋轉正n 邊形內角度數θ得到Q’,P、Q進行移動,觀察Q’變化的關係與規律性;接續,將P、Q放在「複合正n邊形」進行探討。發現: 在某一範圍時,P、Q在正n邊形上移動時會形成特殊軌跡中空圖形,邊數分別為n與2n等兩類之多邊形,其邊長比一般化公式為l_1+l_2及l_1 、l_2;還有許多有趣的關係,像:1.軌跡圖形內角公式;2.當Q在頂點A上,移動P點,形成Q’之軌跡在「正n邊形外角平分線」上;3.Q在任意點上,則Q’之軌跡與對角線¯BD平行且等長…等,並證明之。 最後推出軌跡圖形參數式為 {xQ'=xP+rcos(θ水平夾角-θ) yQ'=yP+rsin(θ水平夾角-θ),其中tanθ水平夾角=(yQ-yP)/(xQ-xP ),r=√((yQ-yP)2+(xQ-xP)2),P(xP,yP )、Q(xQ,yQ )之通式詳見作品,結果可應用在掃地機器人及防盜系統上。

動畫卡的秘密-光柵圖卡原理的探究

得到動畫卡的時候,發現只要轉動卡片或移動上方條紋板時,卡片中的畫像竟然可以產生動作或是變化。我們開始進行研究,經過實驗後,我們瞭解了幾個現象: 一、圖像變化效果是由二種主要的裝置所構成,上方的裝置是由透明凹凸板或由條紋透明板所組成,產生一種光柵,使下方的底圖呈現出某一部份。 二、立體圖卡圖像變化的數量通常是三個,平面圖卡則可以是二個、三個、四個或以上。 三、底圖的設計在使用上有許多要注意的地方,例如條紋透明板透明效果的設定、多個底圖的合成以及位置計算。 四、我們可以用平面圖卡的設計來進行模擬立體圖卡,產生類似的效果。應用這個原理可以創造出許多特效,如印製密碼文字或閃動圖像以趕走鳥類或吸引眼光。

神奇的砝碼

本研究是將梅齊裏亞克的砝碼問題( The Weight Problem of Bachet de Meziriac ),由等臂天平延伸至不等臂天平。 若i、k、m與n皆為正整數。首先在等臂天平中,討論k磅砝碼摔成i塊其解是否存在?是否有唯一解?並試圖找出通解的一般式。使用列舉的試誤法,之後設計視覺直觀的數學實驗程式,找出數學式,歸納出解的一般式。發現可以使用變形三進位的方法來決定符合解的砝碼。接著將等臂天平延伸到1:n不等臂天平。在1:n不等臂天平中,先找出所有解的組合,再找出最常出現幾組的不可稱解的最大可稱磅數、規律、性質與一般式。最後希望可以利用1:n不等臂天平的不可稱一般式推廣到m:n不等臂天平中。

異中求同的數字方塊

1.三角形數字方塊在特定區間內,都只能找到二組數多層的數列,在特定區間H~N中a>b>c。 i. 當a-b=1時,當b- c=N-2時,可以產生N-H內層的三角形,所以數列為數(N,N-1,H)。 ii. 當b- c=1時,當a-b=N-2時,可以產生N-H內層的三角形,所以數列為數(N,H+1,H)。 2.正方形數字方塊得知數字(a,b,c,d),【a-b > b-c與b-c > c-d時】、【(a-b)-(b-c) (b-c)-(c-d)】與【(b-c)+(b-d)-(a-b) > (a-d)-3(b-c)】以上條件,在特定的區間可以往下推論到有7層以上的正方形。 3.取四個數字為(a,b,c,d)時,第2層為(a-b,b-c,c-d,a-d),發現(a-d)=(a-b)+(b-c)+(c-d)的關係,為最小的三個數加總等於最大數。 4.特定區間內最內層一定為(0,0,0,0),最內第二層一定為四個數字相同,且利用倒數第二層為(2,2,2,2) 乘2倍、4倍、8倍、16倍…可以反推的方式找到 (a,b,c,d)有最多的內層正方形。

如膠不如水-利用瞬間膠蒸氣製作疏水性表面

以不同變因蒸鍍瞬間膠的樣品,粗糙表面,使水珠在物體表面上的接觸角變大,難以停留在樣品表面而不易溼潤表面,發現有疏水性的樣品蒸鍍後表面極少細毛產生,也具平行線條,若無疏水性表面,就以後製方式 (丙酮蒸氣、熱風吹拂),讓其也具疏水功效。蒸鍍前先用熱水蒸過基板再進行蒸鍍瞬間膠,對基板表面疏水性提升最多。表面疏水性強的試管,在水面上移動速率增加8-26%,投入水中後的速率比沒鍍的試管增加23 %,若蒸鍍後因表面光滑以致沒有疏水性的樣品可經砂紙(100-240號) 摩擦表面,因變得粗糙而呈現疏水性。