全國中小學科展

第三名

渦˙光˙食˙色!群下的秘密—探討渦蟲個體與群體的游泳行為

體為生物生存的基本單位,而在群體的層次上,往往會導致個體在面對相同刺激時,產生更複雜的行為。在演化上,扁形動物門是首先發展出中樞神經系統(central nervous system)的類群,其中的渦蟲具有明顯的群體活動特性。然而,群體究竟影響了渦蟲的哪些行為?又代表什麼生存意義?我們發現在均勻光線刺激下,渦蟲不論個體或群體,皆會出現沿壁繞行、繞圈或繞8字形的游泳方式,可能為探勘環境的行為模式;我們也發現在食物刺激時,渦蟲可能出現群體分工;在不同能量的色光刺激時,渦蟲的游泳路徑、游泳速率、游泳週期和遠離程度皆呈現不同程度的改變。

鋁箔包回收再利用之研究

本研究目的在探討鋁箔包如何有效的回收利用。探討鋁箔包裁切大小之影響,發現以E型裁切紙漿回收率最高;探討果汁機轉速之影響,證明轉速設定在低速較不易產生鋁箔小型碎片;探討刀片類型之影響,改裝為塑膠鈍化刀片,徹底解決紙漿中殘留鋁箔的問題;探討浸漬HNO3之測試,浸漬HNO3可分離出PE膜;在HNO3最適濃度之測試,HNO3濃度在3N以上即可分離;探討HNO3濃度變化之測試,發現濃度影響不大;鋁箔與NaOH(aq)反應之情形,發現濃度遞增,反應速率愈快;鋁箔產氫氣效能之測試,結果鋁與NaOH(aq)反應之實測值與理論值相近。我們將回收出的紙漿做成不同厚度的紙張;氫氣提供燃料電池發電,鋁箔加入5N NaOH(aq)中,可產生氫氣,使50顆白色LED發光;殘渣以鐵板加熱加壓可製作出密集板。

「筷」炙人口~黑心筷大解碼

本研究源自於自然老師上課時,介紹筷子的生產過程會加入二氧化硫,讓黃色的碘液顏色消失,進而引發我們的好奇心,就進行一系列有關筷子的研究。研究結果發現: 一、自製透光度檢測器,透光度越大,溶在水中二氧化硫含量越多。 二、以段狀切割筷子比削表面筷子的水溶液透光度大,表示段狀切割筷子水溶液含有較多的二氧化硫。 三、筷子中二氧化硫,來自於筷子中的維管束。 四、溫度越高,水溶液溶入較多的二氧化硫;溫度越低,水溶液溶入較少的二氧化硫。 五、浸泡筷子時間越長,透光度就越大,表示二氧化硫含量越多。 六、更換浸泡的筷子水,能降低二氧化硫濃度。 七、筷子重量越重,透光度越大,二氧化硫含量越多。 八、筷子水對植物生長會造成影響。

風神演義-循環風扇的秘密

本研究在於探討「循環風扇」與「一般風扇」功能上與結構上的差異處,並針對「循環風扇」三種主要結構 ─ 導流罩、風洞圓筒、中心圓板等構造,結合風力發電機與電壓計,設計測量風力與最遠有效風距的實驗。另外我們實地在教室中進行氣流循環實驗,比較兩者風扇間造成氣流與循環速度的優劣性,歸納使用風扇促進教室氣流循環的最佳效率,以期能達到節省能源的最大目的。實驗中發現「導流罩」是影響風扇「風力及最遠有效風距」的最大因素,其中以「漩渦狀導流罩」能使風扇吹的風更集中及更遠。在教室氣流循環實驗中我們發現「一般風扇」的表現比「循環風扇」好,能帶動氣流範圍較廣,其中以對著「對角線」吹送的效率最佳。

凹凸多邊形 n 等分切割之研究

此篇研究主要探討凹凸多邊形的面積切割,許多人認為凹多邊形的切割是天方夜譚,但不論是凸多邊形,還是大家避而不談的凹多邊形面積切割,我們都能一般性作圖,甚至嘗試過周邊上一點切割多凹多邊形。此外,我們參照文獻中退化成三邊形的做法,發現其實退化成四邊形即可進行切割,如此一來,便大幅減少繁瑣的作圖步驟。其中,最令人興奮的是,我們成功利用尺規作圖做過外部一點將凹、凸四邊形 n 等分切割,甚至能以一次性作圖將其面積分成 m:n 的面積比例!

避免污染之新穎製氫法

在國二的理化課程裡學到活性金屬與稀酸作用可產生氫氣,但在課本中並沒有介紹有關的實驗,老師說過去的教材有安排這方面的實驗,但由於氫氣的製備在實驗操作上有許多不便之處,因此將其刪除,十分可惜。於是進行以下的實驗,希望能改良現有裝置之缺點。

費先生與巴先生聯手出擊~數列間的關係及延伸

本研究主要從拼滿8×8「方格盤」的活動中,發現m × n 小長方形的邊長為T × S 大長方形的邊長的因數時,即可利用數個m × n 小長方形拼滿T × S 大長方形。 利用m × n 小長方形拼滿T × S 大長方形的特性,探討利用2×1 的長方形來拼貼2×N「方格盤」拼貼方式的總數與個別數問題。發現拼滿2×N「方格盤」的總數符合費氏數列的規律(AN=AN-1+AN-2);拼滿2×N「方格盤」的個別數,可用公式(個別數= 計算出來,其個別數也符合巴斯卡三角形特性。並發現2×N「方格盤」的個別數與總數之間,是巴斯卡三角形與費氏數列關係的實證例子。 進而探討拼滿3×N「方格盤」的總數,符合三N 數列的規律(AN=4AN-1+AN-2)。且3 ×N「方格盤」個別數是2×N「方格盤」個別數的延伸,兩者具有相互的關係存在。

強「酶」來襲,「菜頭」無敵

白蘿蔔又稱「菜頭」,不但是營養的蔬菜,還含有天然澱粉酶,能促進澱粉消化。為了證明白蘿蔔能促進澱粉消化,我們設計以碘澱粉比色法和自製透光度儀器來進行檢測,實驗證明:(1)白蘿蔔澱粉酶的活性最強,最能幫助消化,其中又以白蘿蔔肉澱粉酶活性最強,皮的活性也不錯,所以吃白蘿蔔時可以不必削皮直接磨成泥吃。(2)市售的蘿蔔種類中,以白蘿蔔的澱粉酶活性最強。(3)白蘿蔔澱粉酶在溫度50~60度,酸鹼值pH5.5之下活性最強,而且添加醋更可增強澱粉酶活性。(4)白蘿蔔和抗性澱粉(好的澱粉)反應形成寡糖,其中以隔夜飯含抗性澱粉多。⑸最後,我們將白蘿蔔泥和隔夜飯反應,製造出健康又能讓好菌生長的「菜頭健康糖」。

從翻杯問題探究漢米爾頓路徑解析

此作品研究「若有M個杯子且全部朝上,每次翻轉N個杯子,討論M、N在何種條件下,可將M個杯子翻成全部朝下,讓每個0到M之間的朝上杯數,都翻過一次且不得重複出現(即為漢米爾頓路徑Hamiltonian path)?同時探討在符合某些條件的情況下,必會有Hamiltonian path並證明之。」我們以總杯數及翻杯數的奇偶性將其分成四類,以及初始向上杯數不等於總杯數,使用我們所研發的倒金字塔式轉化成Hamiltonian path,並找出其中一組共同的規律,以這樣的方式說明這些Hamiltonian path必有解。而當Hamiltonian path共有2的次方組解(包含唯一)時,其所有Hamiltonian path都會符合首尾相加現象。我們找出其中的規律並證明其唯一性,再將這些規律運用數學邏輯並加入排列組合因素,使用Visual C#寫出程式並執行,以圖形使用者介面呈現。

撥亂反正-探討正方形的切割與重組

本研究探討一個有趣的問題,「如何在一張正方形的紙上剪兩刀,並經過重組,最後再拼成一個內嵌正方形呢?」透過實作及分類,加以分析並歸納,找到形成此種內嵌正方形的必要及充分條件;同時也經由圖解法,說明原正方形之切割方式與內嵌正方形間的關係,進而透過切割圖推知重組圖,並能從重組後的內嵌正方形反推出原正方形的切割方式。