全國中小學科展

第三名

裡應外合─揭開「菩提子」的奧祕

在國中的時候發現菩提樹上結了許多果子,奇怪的是為何從來沒看過菩提樹「開花」?上了高中以後,經過生物老師的協助,收集到了一些桑科榕屬植物的資料,對於「隱頭花序」有了初步的了解。但是,有關菩提樹的資料幾乎沒有,因此,決定著手從事這一方面的研究,希望能夠揭開菩提樹「榕果 」(以下皆簡稱為「菩提子」)的神祕面紗。

"藍"住陽光,"晒"出幸福 - 藍晒關鍵揭迷

藍晒圖是檸檬酸鐵銨和赤血鹽混合後化學反應,以陽光中的紫外線照射水洗後而成的美麗圖案。好的藍晒圖需要有三個要件:(1)適當比例的檸檬酸鐵銨與赤血鹽混合【2】(2)充分的陽光(應該說是紫外光)(3)合宜的沖洗液。選擇適量比例的感光液,藍晒後才是最漂亮的普魯士藍。藍晒圖沖洗過程,紙張的選擇也很重要,素描紙是最佳的選擇。光線選擇以自然界充足的太陽光為最佳的選擇,沖洗液的選擇選用中性或是弱酸性,水龍頭的水就是最好的沖洗液。鹼性沖洗液是無法得到美麗的藍色的圖案的。經過這個實驗,我們無意間發現偏光片兩片成90度可以完全阻止光線通過的特性,用藍晒法檢測市售防晒乳液、抗UV雨傘有很棒的功效。

同時平分三角形、四邊形的周長與面積之研究

平分多邊形的的面積是常見的研究題材,要平分周長也容易,但要同時平分兩者,就須思考與探討了。本件作品的研究方向以計算證明著手,分別列出平分面積、周長的方程式,再利用一元二次方程式求聯立方程式的解。並從判別式與解的範圍,來探討可做出幾條平分線,並利用餘弦定理求平分線的最小值。由此可得知平分線的位置與最小周長的值。

實驗數據繪圖處理系統

做完冗長的物理或化學實驗後,最急須處理,也最令人頭痛的就是一堆雜亂無章的數據!在漫無頭緒中想儘快的判斷實驗的結果是否正確,實驗數據之間有沒有規律性存在,就必須正確地選擇處理數據的方法,一般來說,如果實驗的數值,能以圖形的方式代表達,其結果必能予人一目了然的感覺,但是一群原始的數據究竟要經過怎樣的處理步驟,才能轉變成簡潔易懂的圖形呢?\r 以一般人工的處理方式,至少必須按照下列步驟進行,才有可能在方格紙上繪圖。\r ( l )將兩組相關的數據,分別定為 X 軸資料及 Y 軸資料。\r ( 2 )將實驗的需求將數據做適當的轉換處理,例如做倒數處理,或做指數轉換。\r ( 3 )將 X 軸資料及 Y 軸資料分別由大到小排列,找出最大及最小值,以決定方格紙內每格間距所代表的大小。\r ( 4 )將數值在方格紙上描點。\r 但是在進行過程中,經常會碰到下列問題:\r ( l )圖形畫到一半時,突然發現, X 軸和 Y 軸資料必須互換,或 X 軸資料應該取對數而不是取倒數等,則所有步驟全功盡棄,必須從頭開始。\r ( 2 )描點後的圖形,點和點之問有許多未測量的 X , Y 值,用怎樣的方法,把它們連成圓滑的曲線?\r ( 3 )若知道圖形資料應為一直線,二次方曲線或多次方曲線,又應根據什麼原理來描繪最佳的直線或曲線?\r ( 4 )若須求取內差值,則應如何由已知的點,導出最合理的方程式,來求取未測量值呢?\r 從上列的狀況,不難發現從處理實驗數據到繪圖製表,是一項既煩又雜的工作,但是這些工作,若交由快速運算,立即排序,迅速繪圖,及存取容易的電腦來處理,就變成一件輕而易舉的事,於是乎有“實驗數據繪圖處理系統”的產生。

用空氣做的秤子

市場上和商店裡常常看到有自動指針的小台秤,把物品放在秤盤上,指針會自動指出重量,真是方便。可是,這種秤子卻讓我們鬧過一個笑話。有一天,我們忽然發現秤子不準了,找來找去找不出原因,拆開旁邊鐵蓋,看看裡面,也看不出道理,費了很大勁兒,才找到毛病。原來秤盤下的支架上有一個鐵磁,所以使秤子不準。我們想,道種秤子固然是很方便,但是鐵製的零件和裡面的彈簧都會受到磁力的影響,能不能做出會自動指出重量,而又不受磁力影響的秤子呢?

什麼?雷射筆差很大!

本研究針對LED與雷射筆進行探究,並歸納出一些特別的性質,探討通電的特性與類太陽能板的性質。我們意外發現市售綠光雷射筆,發出的光線經光譜儀可以確定除了綠光波長,還有紅外光,綠光雷射筆是由共振腔與增益介質共同組成,對照紅光與藍光雷射筆,發現紅藍光雷射筆就是LED光源,我們以紅藍綠三色的LED燈源以光柵實驗,配合I-V曲線的量測到的閾值電壓,再用本科展所發現的方法可以有系統的細部區別紅光與藍光雷射筆的材料特性。 此外,我們自行製作了LED陣列當作實驗儀器,來測量LED照光的通電I-V曲線。實驗結果所量到的短路電流Isc遠小於一般市售的太陽能電池,是因為LED為了提升發光效率,在PN結的位置有許多的量子井,以利電子和電洞結合放出光子。

鉛筆的心事

我們上自然自然科學「岩石和礦物」這個單元時,老師問小朋友:「鉛筆的筆心是用什麼做成的呢?」全班不約而同的說:「鉛!」老師搖搖頭說:「不對,那是以前,所以才叫鉛筆,現在的鉛筆是用石墨和黏土做成的。」有一天老師發現耀文的作業寫得很整齊,但看起來髒髒的,老師告訴耀文換不同筆心的鉛筆,就能寫成好看又乾淨的字了,大家心中有個疑問:「筆心和字的乾淨、骯髒有關係嗎?」老師說:「筆心的主要成份“石墨”與我們寫的字有很大的關聯呢!我們對鉛筆的 “心事 ”感到十分好奇,於是在老師的協助下,我們幾位同學對“筆心”展開一連串探討實驗活動。

誰在指揮蚜蟲的波浪舞?─「蚜蟲集體搖動現象的研究」

校園中馬利筋上的蚜蟲似乎會同時一起扭屁股,我們好奇蚜蟲怎麼能像在看棒球賽一樣,到了某個時間,就像事先說好了大家一起扭屁股!所以就開始了我們對夾竹桃蚜(Aphis nerii Boyer de Fonscolombe)的研究。研究分為四部分,「研究一」先對蚜蟲搖動作出基本的觀察。「研究二」是想了解在自然狀態下,到底為什麼有時蚜蟲會集體搖動、有時卻不搖。「研究三」想研究集體搖動是由誰來領導、有沒有人發號司令。「研究四」想確認追隨者蚜蟲是根據什麼信號來決定自己是要跟著搖動的。研究後我們發現:蚜蟲的搖動像是人類左右撇子一樣,有著左、右的習慣性。溫度、濕度提高都能提高蚜蟲自然集體搖動的機會。蚜蟲群中有些自然集體搖動的領頭者,跟隨者應該是根據空氣的振動來判斷跟隨的時機。

超輕鬆!免插電全自動寵物鼠餵食、換沙器

養寵物鼠的人都知道,最麻煩的就是餵食、換沙了。尤其是要出遠門,你希望回來\r 時發現你那可愛的老鼠生活在比豬舍還不如的地方嗎? 再說,如果你為貪圖方便而一\r 次給它太多的食物,可能會造成肥胖、腮囊發炎,增加死亡的風險! 於是,我們研究這\r 個---『超輕鬆、免插電』的餵食、換沙器,使飼主能夠安心的出遠門。

照明與視力

今天老師為我們檢查視力時,許多同學面對著六公尺遠的視力表,就如霧裹看花般的亂比一番,急得老師大喊:「你們都看不清楚嗎?」同學們以好頻頻點頭。「以前不是學過怎麼保護眼睛嗎?說說看。」「不躺在床卜看書。」「不在光線太強或太弱的地方看書。「....。」「老師 ,怎麼樣的光線叫太強?怎樣的光線叫太弱?」「老師,有一份週刊上寫著:閱讀時要使用 60 燭光的燈泡照明。」「老師,我家和學校都使用日光燈,究竟是那種燈光好呢?老師說:「嘿!這些問題真不錯,為了視力保健,我們共同來研究好嗎?」「好哇」,於是我們就展開了實驗工作。