全國中小學科展

第三名

弄潮精靈—淡水河潮間帶的蟹類研究

淡水河的蟹類約有三十幾種,會因潮間帶、紅樹林、土壤鹽分、土壤有機質、距離河口的遠近等條件下,在最適合的環境棲息下來。本研究內容分為淡水河潮間帶的蟹類,淡水河左右兩岸蟹類的分佈情況,蟹類與潮間帶、土質的相關性,蟹類的聽覺、視覺、嗅覺反應,溫度與蟹類的活動影響,蟹類的季節變化,雌雄數量的比例與行為特性。

乾坤大挪移---卡特藍數列之研究

由左而右有A、B、C 三根管子,在A 管內有n 顆由上而下依序編號為1~n 的球 ( n  1),移動球的規則為:一次只能由左往右移動任一管子內最上方的一顆球,在此規則下,最後C管中n 顆球的排列種類有n+2 E 種,其中為n 邊形被其對角線切成n-2 個三角形所有方法數。而C 管中n 顆球的排列方法,k 號球在底的方法數為種, 而這個數列滿足以下的關係式:。

從來不收費,隨時都來電

下課時問,張伯彰拿著米達尺在身上摩了又摩,然後把擺在桌上的小東西一個一個吸起來,有些還會蹦蹦跳,玩得很開心;後來發現有些東西卻吸不起來,試了又試,還是吸不起來,用手摸這些東西,反而比跳上來的輕些,也沒有黏性,為什麼吸不上來呢? 班上的同學決定去找陳老師,打破沙鍋問到底。陳老師沒有回答,卻介紹幾本讀物給我們讀,並把發生的疑問加以整理,要我們利用團體活動時大家來研究一番;並開了一張口頭支票,誰找出答案,就帶誰去參觀自然科學博物館。

小傾斜、大學問

在作「反射定律」的實驗時,意外地發現,雷射光被平面鏡反射出一連串的亮點,跟單、雙狹縫並不同。幾經後來的努力,才發現是因平面鏡的表面,略有傾斜所造成。因些,為了能更進一步了,「水平面-透明介質-傾斜水平面」的系統,在不同介質、不同傾斜度,葚至不同的入射角時,所造成的亮點差異。於是,進行了一系列的實驗,以便探討此機制產生的原因。

「蜘」來「織「趣」-大姬蛛不規則網之拓撲探究

學校最常見的蜘蛛就是肩斑銀腹蛛、簷下姬鬼蛛及大姬蛛,肩斑銀腹蛛多棲息在植物上,簷下姬鬼蛛多棲息在欄杆上,而大姬蛛多棲息於陰暗處,有護卵行為。大姬蛛的網為不規則網,主要分為牽引絲、主網結構及次級結構。大姬蛛的網形分別為三角體、吊帶型及星型,主網形狀分為12種拓撲形狀,且大姬蛛網的牽引絲越長,網面積越大;立體主網面積越大,平面主網面積也越大;平面主網劃分角越大,區域內的牽引絲越少;短牽引絲的附著角度平均大於長牽引絲附著角度平均;具有支架的蜘蛛網,牽引絲數量與離地高度平均大於沒有支架的蛛網。仿生大姬蛛網吊帶型的振動幅度為0.06公分,三角體的振動幅度為0.02公分,顯示三角體面對風力的作用下,其結構較為穩固。不論是吊帶型及三角體仿生蛛網,其主網部分的振動幅度皆為最大,而連接點及牽引絲為蜘蛛網的周圍架構,其晃動幅度小。

碘鐘反應的電場動力學

影響反應速率的變因甚多,有反應物本質、濃度與接觸面積、反應時溫度、催化劑等,有的影響大、有的影響小,本研究中我們選擇電場作為主要觀察變因。因為碘鐘反應是好的化學動力論的觀察對象,在時間的測量上較為精確且顏色改變明顯易辨認反應終點,經由實驗,我們得到電場大小對反應活化能的影響趨勢,以及其他在反應上的特性。

大自然的飛行家—蝴蝶飛行之初步探討

本研究主要針對蝴蝶之飛行進行探討,研究中主要探討蝴蝶翅膀形狀、身體重量、翅膀面積、展弦比、拍翅頻率、環境溫度及溼度對飛行速率之影響,並利用自製之風洞裝置,觀察蝴蝶之拍翅動作,分析通過蝴蝶模型之氣流方向及相關力量。 研究結果顯示:紋白蝶展翅約4.5~5 cm,平均展弦比(AR)為1.71 ± 0.12,身體重量約為 0.06 ± 0.02 g,翅膀面積約0.0012 ± 0.0003 m2,當紋白蝶身體重量愈重,則翅膀面積亦愈大。另外,紋白蝶展弦比愈小、身體重量愈重或翅膀面積愈大,則飛行速度亦愈快。23℃時,紋白蝶飛行速率為1.01±0.24 m/s,當環境溫度愈高(5、16、23℃),則飛行速度亦愈快。風洞實驗發現:蝴蝶拍翅時,前、後翅連接在一起,而形成一作用單位。翅膀上下運動時,翅能在縱軸上扭轉,在高舉及下拍時產生傾斜之現象,類似推進器扇葉之機制。蝴蝶拍翅時,可在翅上方及前方產生低壓帶,在後方產生高壓帶,以利蝴蝶向前方飛行。另外,翅緣彎曲角度愈大,蝴蝶模型之上升高度亦愈高,當彎曲角度60°時,蝴蝶模型之上升高度最高(2.2±0.1cm)。

探討蜥蜴的生活

有一天下課老師帶我們到草坪上觀察各種小昆蟲,忽然林同學一聲大叫;"四腳蛇"大家擁擠過去瞧個究竟,這時老師也來到,看了一下,就告訴大家:這是爬蟲類的蜥蜴和鱷魚同宗族哩!現在大家不防再留意就地多抓幾隻,我們好好來觀察一下牠的生活情形。這天下午收穫真不少,我們將抓到的幾隻蜥蜴連同小昆蟲帶回教室,在老師指導下將牠們放在水槽內仔細觀察,並進一步探討牠的生活。

一個也沒漏掉

本文中我們探討一個有趣的數列。這個數列有一個非常特殊的性質:將數列相鄰兩項的前項當分子,後項當分母,所產生的分數數列,恰好會出現所有的正有理數。 這個特殊的性質表示,可以將正有理數按照這個方式作排序,這個排序將完全不同於常見的正有理數排序的方法。 (1). 在正有理數的排序的結構中,我們做出許多有關於此數列的定理。 (2). 用數學歸納法證明此分數數列涵蓋所有正有理數,且每一正有理數只出現過一次。 (3). 將數列分割後,利用試算表製成數列規則表,並整理出快速的方法將數列表達出來。 (4). 將an 數列排成“樹”的模式,可更快速的把正有理數寫下來。 (5). 最後,設計出搜尋正有理數的演算法,解決在分數數列中第n 個正有理數會是多少;以及正有理數會出現在數列中第幾項的問題。

低頭「響」起-智慧正姿訓練矯正頭帶

本研究主要為設計一套能主動偵測如低頭等姿勢不良之穿戴式裝置,並利用行動裝置紀錄姿勢不良次數及頻率,以及自動產生圖表方便分析閱讀。 本研究的作品具體積小並有鬆緊裝置,不需要量身訂做,人人皆可使用,在姿勢不良時,以能產生簡單、有效的警示為主要考量。而當使用者姿勢不良時,能即時以燈號或聲響提醒使用者修正姿勢,並且籍由Arduino單晶片及藍牙協定的概念將訊號傳送手機,再將資料經由手機上傳至雲端,使用者可從數據資料判斷穿戴頭帶者自己的姿勢不良傾斜之時間長短、角度與次數,進而協助使用者矯正姿勢,保持健康的體態,促進健康。