全國中小學科展

第三名

石落水出-落體入水空腔激柱現象探討

物體落入水中時,中央處會激發水柱,這和水面下形成的空腔密切相關。空腔體積變化愈快,水柱激發速度愈大,高度愈高。由於一般落體入水的狀態難以控制,無法定向鉛直落下,導致觀察結果有限。本研究的裝置透過3D列印及滾珠軸承組的設計改善了這個問題,藉由高速攝影並結合自行發展的分析方法,可獲得上、下腔的體積、氣流流出的速度…等重要資訊,擴大觀察的可能,對空腔形成過程的物理機制有更深入的了解。研究發現:落體入水的速度、截面積的大小、外觀的形態、溶液的種類以及周圍的氣壓高低都會使落體入水後空腔的形成有所差異,進而影響氣流流出的速度及激發的水柱高度。此外也發現下腔周圍在腔頸接合前後,會有波動產生明顯的S節及L節。

交流磁場與離子感應電流相關之研究

(一)理化第三冊提到英國科學家法拉第發現:當線圈周圍的磁場有了變化時,線圈就會產生感應電流,之後理化老師又說:「一個金屬板也會有相同的現象,產生感應電流及焦耳熱效應,謂之渦流熱」。頓時好奇的我們隨即閃過一個念頭:金屬板之自由電荷,因為磁場的變化,可以被推動而產生電流,那麼電解質中的自由正負帶電離子,應該和金屬板中的自由電荷一樣,也可以因為磁場的變化,而產生 『 離子感應電流 』 (我們的稱呼)。 (二)當我們把這個推論告訴理化老師,之後老師以引導方式告訴我們:電解質中的正負離子,是否可以因磁場變化被推動形成 『 離子感應電流 』 必項藉由實驗來得知,但是老師告訴我們,基礎觀念最重要,所以若要作研究,聶好由「平面金屬板」先做一系列相關實驗研究,再來架構我們的「離子感應電流」,會比較具備完整性。

油光可鑒-透光度與黏滯性在油品檢驗的探究應用

油品在反覆油炸過程中,酸價、透光度和黏滯性會發生改變,依此特性建立三者之間油質變化的量尺,做為檢測依據。但部分劣質油可藉由滴定調整酸價,造成油質合格的假象。首先以酸鹼滴定檢測油品酸價;再以自製震盪檢測儀檢測衰減係數定義黏滯性;透光檢測則是先以自製透光檢測儀檢測不同色光的靈敏度及電阻值,選擇靈敏度最高的藍光做檢測操作。發現油品穿透光造成光敏電阻阻值及衰減係數與酸價呈現正相關,且大豆沙拉油與橄欖油均能以線性關係擬合。淨化油利用酸鹼中和及活性白土脫色發現,使用酸鹼滴定中和,可檢測出油品被淨化,但使用活性白土則否。但也證實透光和黏滯性的相關性,再利用比例撰寫Python程式,設計油品快篩APP。

爸爸的碗筷用不得

暑假的時候,阿玲的爸爸因為天天加班,工作勞累,而且每天都在路邊小攤上吃飯,因此不幸得了急性肝炎,住進醫院,臉色變成黃褐色,好難看叫!醫生說:「急性肝炎曾傳染給別人,病人使用的餐具要分開。」爸爸!醫院回家後,媽媽就把爸爸使用的碗筷、湯匙放在一邊,才不會傳給家人。可是這些碗筷都和家人用的一樣,有時會混在一起,怎麼辦呢?!聰明的弟弟說:「在碗的一面寫上爸爸的名字,就不會認錯了。」可是容易洗掉。哥哥說:「電祈購買碗筷,不就好了嗎?」於是媽媽接受了哥哥的建議。經過這次的教訓,我認為如果每一個人的碗筷都有記號,很容易識別出來,不是很好嗎?因此,我把這個問題在學校的少年科學研習活動中提出來,經過大家的討論,老師的指導,我們終於有了新的構想。

怎樣的面積較大?

(一)在數學課裡我們學到「四邊形各邊長度固定,它的形狀和大小會改變。」於是心中產生了一個疑問:「四邊形的形狀和大小的改變,在何種情形下面積會最大呢?」\r (二)又學到「四邊形和三角形面積」這一單元,知道四邊形由兩個三角形構成,於是心裡想:「四邊形的對角線和面積是否也有關係?」。\r (三)我們想從最簡單的三角形來討論面積的大小可能和什麼有關係呢?

衝出「風」鎖線 遠離「蕉」慮-探討香蕉葉裂開的原因及演化意義

香蕉葉葉大且裂多,欲探討裂因及裂開對植株的影響,透過長期追蹤觀察發現:破裂是外力和葉結構作用的結果,生長過程中,葉面積增加,造成葉面上有大波浪區塊,葉脈與中肋夾角大且向外擴張,加上空腔結構,當風、雨施加外力時,各區受力不均,於區塊交接處造成破裂,再者由於葉柄因纖維老化與重力拉扯,導致逐漸下垂,故老、中、新葉破裂情形不盡相同。而葉子一旦破裂,水分散失使葉子重量減輕、面積變小、擺幅變大,越破越多。許多熱帶樹種,以大葉行光合作用並散熱,但葉大易使植株被吹倒,很多種類都具有複葉型態,而香蕉葉以裂開減少風阻,研究發現裂開不影響光合與蒸散作用,裂開處有單寧可防蟲害,因此香蕉葉裂開的型態有助於適應熱帶生存。

天使的面孔,魔鬼的化身─紋白蝶的觀察與研究

去年,本校舉行校外教學,當我們路過學校附近的菜園時,看到許許多多的白色的蝴蝶在菜叢中飛翔,同學們都不禁的說:「啊!好漂亮的蝴蝶唷!」。就在這個時候,突然間,看到一位種田的老太太,手拿著一支竹掃把,氣急敗壞的衝向菜田,一面追打那些漂亮的蝴蝶,一面還大聲的么喝、咒罵「要死!要死! 還不趕快給我走開!!」。看到這般殺風景的一幕,我們不禁懊惱追問這位老太太,為什麼要趕走這些美麗的蝴蝶呢?她面色惱怒的回答說,「哼!什麼美麗的蝴蝶 l 它們是一群魔鬼 l 把我種的菜都吃光光了!!」。我們不禁好奇的問老師,這是真的嗎?老師笑著對我們說「學校不是正在上自然課嗎?我們不妨就把這些白色的蝴蝶作為觀察的對象,好好的加以觀察與研究,有不明白的地方我們再去請教專家」。於是,我們就在老師的指導下,對這些白色的蝴蝶做了一系列的觀察與研究。

巴斯卡三角形對質數同餘性質探討

我們利用進位分解的方法,將組合數對一質數做同餘。並探討巴斯卡三角形其中一列對一質數同餘後,各個餘數數量的關係。

語音辨識之忠狗

作品為一隻電腦上虛擬的「狗」,牠會聰明的聽懂主人的話,陌生人則不然。其主要的技術是利用錄製的語音訊號,擷取其梅爾倒頻譜係數( Mel-Frequency Cepstrum Coefficient , MFCC )、音高(Pitch)以及週期性聲波等三種特徵值來作為語音模型之建立,並以最少誤差來進行語者辨識。本實驗有20位語者,錄製語料共207個句子作測試。實驗結果顯示,自我語者之正確平均辨識率為96.62%,而其他語者之平均辨識率為99.62%,兩者之總平均為99.47%。整體而言,本作品除了高準確度外亦含有高應用性之實測作品。

用燃燒救地球-微波誘發電漿與穩駐貧油火焰

燃燒過程中定義燃料與空氣混和比例為「當量比ψ」。ψ0.29時得到的淨能量為正值,因此加入微波後ψ=0.29~1.0皆能有效節省能源。