全國中小學科展

第三名

來自光的你─光學幽浮現象之探討及應用

本研究主要為探討光學幽浮的可能成因,我們利用實驗搭配模擬的方式研究,共嘗試了兩個模擬方法與四代的實驗方法。首先模擬出空氣折射率變化層與材料折射率變化層的光線行進路徑模式,再利用實驗直接驗證在材料折射率變化層的結果是正確的,間接驗證在空氣折射率變化層的正確性,也就證明了空氣折射率變化層真的可能造成幽浮現象。其中材料折射率變化層未來有機會應用在光纖轉接頭、隱形斗篷等的設計與製作。

公園跑切線

本篇作品旨在探討一個正三角形公園,內有一個邊長為公園邊長1/3的小正三角形綠地,公園和綠地兩者方向相同,而且中心重合。一位民眾從公園邊上的某一點出發,每次都朝著 綠地的頂點跑「切線」,跑到公園的另一邊上某一點。然後再從這個點出發,反覆一直跑下去。觀察這樣的規則模式,最後會有什麼結果?其次,如果公園和綠地都是一般的三角形,其結果與正三角形的情況是否相同?最後,再將公園和綠地的形狀推廣為正n邊形,其結果又會是如何?

天搖地動--地震強度與土壤液化

某次出遊,導遊的言論讓我們對土壤液化感到興趣,所以開始了這次的研究。在文獻探討時,我們發現地震強度和加速度有相當大的關係。之後,我們透過電腦運算發現使用人手搖晃產生的加速度和大約落在地震強度4~5級之間。然後在不同沙土比例產生的土壤液化實驗中,我們發現沙:水=9:4時次土壤液化的分界點,當水含量再更高時會非常淹水和土壤液化。接下來,我們用相同比例不同體積的沙土和水測試土壤液化的情況,發現含水比例相同時,體積越大的沙土越容易產生土壤液化。最後我們觀察相同含水量相同體積在不同震度中土壤液化的表現,發現震度=6時才會有明顯的土壤液化現象。

尋找正榕小小蜂

在此次的研究中發現到榕果果腔中生長有長花柱雌花、短花柱雌花(癭花)及雄花。而且在 果腔中總共發現了六種雌、雄榕小蜂,其中的 Eupristina verticillata 雌、雄蜂與榕果是互 利共生,其餘五種榕小蜂與榕果是寄生關係,而且Eupristina verticillata 雌、雄蜂在果腔中的數量最多,是生存優勢族群。觀察到榕小蜂會在雌花的子房中產卵,形成蟲癭,因為各種榕小蜂的身長皆「顯著大於」蟲癭子房的長度及寬度,所以榕小蜂必須捲曲著身體, 才能藏身在蟲癭中。並且觀察到雄蜂間為了能與雌蜂交配,會有爭鬥的行為,更是發現了 雌蜂必須靠雄蜂咬破蟲癭,才能離開蟲癭。

轉動吧!羅馬競技場-影響自製遊戲機臺進球機率之因素探討

針對學校舉辦的園遊會,我們決定設計一個吸引人又可獲利的攤位。經過實地觀察遊樂場裡球類的遊戲機臺、上網蒐集資料及下載有關的遊戲軟體,設計了一個遊戲機臺並做了以下實驗: 實驗分六方面來實施:1探討哪一種球較適合做為遊戲機臺的用球2不同出球斜板及得分面板角度的進球機率3得分孔的排列形狀、位置、大小及疏密程度的進球機率4瞄準區域位置的進球機率5加上裝飾物的進球機率6邀請測試員進行實測,並改良遊戲機臺。 實驗發現:以彈力球投擲結果較穩定,出球斜板角度、得分孔的排列方式、孔徑大小、疏密程度、瞄準區域位置、得分筒的轉速,對進球機率皆有影響。特別是加上裝飾物及瓦楞紙對改變進球機率有較大的影響。

Sejfried定理在四邊形的推廣

本研究源自 Sejfried 與 Shelomovskii 於2012年提出的三角形與其內切圓的 Sejfried 定理。我們構造射影模型,從高觀點將 Sejfried 定理推廣至任意圓外切四邊形,研究結果獲得原作者的肯定!本研究發現為:(1)四邊形基礎 Sejfriedian 構圖之存在唯一性;(2)四邊形的 Sejfried 定理及其直觀圖形意義;(3)四邊形基礎 Sejfriedian 構圖中的八線共點性;(4)正多邊形的 Sejfried 定理及收斂性;(5)我們進一步以交比為參數,推廣出正則四邊形的 Sejfried 二次曲線族,發現該二次曲線族的兩個焦點與內切圓圓心、對角線交點,四點恆為「調和點列」。

打破沙土排到底-訪查湖山水庫下游及探討湖山水庫自製異重流排沙的可行性

經由親自探訪湖山水庫,了解水庫是由南投桶頭攔河堰引水過來,因無直接由河川匯集,故出水處的梅林溪有淤積的可能。再加上水庫周遭樹林砍伐,保土功能變差,進而可能導致水庫自身淤積現象發生。可能的解決方法就是利用異重流排沙。 研究發現: 1、 異重流比重越大,異重流越清楚,捲流也較明顯,有益排沙。 2、 異重流比重越大,壩體坡度越小,異重流越安定;比重越小,反而是坡度越大越穩定。 3、 在湖山水庫底土上新世與更新世頭嵙山層的條件下,以溪沙最適合當異重流的土壤。 4、 水庫水面越高,排沙越不易,因異重流位能變少,且水阻變大之故。 5、 淤積沙土高度,要取決當下水庫水面高度,並不是淤積越高越好排沙。 6、 發現排沙最適溫度為20℃。

半胱胺酸修飾奈米金作為金屬離子的偵測與辨識

為了能快速且低成本地檢測工業廢水中有毒重金屬離子,本研究合成出修飾半胱胺酸的奈米金,成功地偵測出金屬離子且有好的偵測極限,特別是一些較毒的重金屬離子(Cu2+、Cr3+、Hg2+)靈敏度甚至可達2μM;此外,再搭配EDTA-4Na、K2C2O4、C2H8N2這些含有胺基和羧基的添加劑,因添加劑能夠增強或減弱奈米金顆粒的聚集,於是我們藉由比色陣列的方式,觀察它們的聚集、變色情形,可以肉眼辨識出十種不同的金屬離子(Cu2+、Co2+、Fe3+、Cr3+、Ni2+、Ag+、Zn2+、Al3+、Pb2+、Hg2+),是非常迅速、簡便的偵測方式,期望能對環境污染的災害防治有所貢獻。

落葉歸根~落葉上的菌種對纖維素分解能力的研究

清掃校園時發現乾枯葉片中有許多不同形狀及不同顏色的斑點,閱讀相關文獻後,發現它們是微生物,可以分解落葉,為了更進一步了解這些微生物的作用,我自製搖晃培養儀、恆溫培養箱、LB培養液 (基)、馬鈴薯培養液 (基),以培養多樣菌種。經過一連串純化培養後,共篩選出10個菌種,進行纖維素分解及落葉分解實驗。研究結果顯示由馬鈴薯培養基篩選出來的2號菌、3號菌及4號菌可以將纖維素分解成澱粉或葡萄糖;在落葉堆肥實驗中,2號菌及4號菌皆能有效進行落葉分解,其中2號菌對印度橡膠葉的分解效果遠優於市售菌。送生技公司檢驗後,確認2號菌為Rhizopus oryzae(米根黴菌),它不但是釀酒幫手,更是落葉分解高手。

苦中作樂—愛跳舞的瓜實蠅幼蟲

上自然課時,觀察栽培園裡的小動物,發現小苦瓜果實變黃,掉落在地面上,好可惜喔!怎麼會這樣呢?有位同學從地上撿了一個變黃的苦瓜,剝開果實,許多蟲蟲在爬來爬去;放在地面上,有的小蟲往土堆爬、有的還會彈跳,跳得遠也跳得高,真有趣。 開學時,我們參加學校的科學研究小組,大家提出要飼養、觀察苦瓜中的小蟲,並發現小蟲的運動方法有爬行及彈跳。也知道苦瓜裡的蟲蟲就是瓜實蠅的幼蟲—蛆。幼蟲經過3次的蛻皮,會爬出苦瓜果肉,找到適當的地方化蛹、羽化,成為會飛行的瓜實蠅。 從觀察瓜實蠅在苦瓜園中的活動,知道牠會停在苦瓜果實的外表,在苦瓜果實前端和後端,靠近中間的部份,利用產卵管插入果肉中產卵,卵經過一天後,就會孵化成幼蟲。