全國中小學科展

第三名

以「蛾」傳「蛾」

我們飼養觀察五種以雞屎藤為寄主植物的天蛾,發現飼養羽化的成蟲和圖鑑上的照片不一樣。於是單隻分盒飼養觀察幼蟲至羽化約250隻,搭配拍照與錄影,詳細記錄生活史,再比對圖鑑、國內外網路資訊,並請教專家,終於確定台灣的蛾類圖鑑中膝帶長喙天蛾及平帶長喙天蛾幼蟲的資料有誤。由於這五種天蛾的分布範圍和發生期重疊,卵至成蟲也很類似,甚至每一種幼蟲的體色都有多種色型,不易分辨,因此我們製作幼蟲、蛹與成蟲的簡易檢索表以方便辨識,及設計「天蛾幼蟲金字塔」來協助分辨各齡、各型的幼蟲,並找出圖鑑及網站關於這五種天蛾的幼生期、成蟲翅紋特徵、寄主植物、在台分佈敘述有誤與缺漏的部分,嘗試提出修正與補充,且架設網站及舉辦推廣活動。

正多邊形的中心與各邊間向量的關係

愛美乃人之天性,當我們看到正24邊形的各邊與對角線所交織成的幾何圖形,其”外在美”深深吸引著我們,故進一步想探求其”內在美”。在高二唸完向量與複數後,我們利用兩者的幾何性質及三角公式,推想出正多邊形的中心與各邊間向量的關係,因而發現本文中的一些性質。

凌波微步─電磁波干涉現象的電腦模擬實驗

物理學上,在處理眾多波動現象時(特別像是電磁波干涉繞射),目前大多是用 Huygen's 理論來解釋波前的內涵意義與各種干涉現象,而這個理論的方法是在波前上放上很多個點波源來解釋。這裡牽涉到一個困難→極限。現有理論是以數學上積分的方法把結果導出來。但是,對於某些可能遇到的實際狀況遠比理想中的複雜許多,精密理論推導的過程往往變的繁複與困難,所付出的心力是事倍功半;因此我希望能透過電腦快速計算及強大的繪圖能力,來探討與比較物理學上電磁波干涉繞射的種種現象,以彌補實驗室不易實驗的遺憾。

磁力的秘密

使用天平的桿槓原理來量測磁鐵磁力。天平的一邊是磁鐵的吸力,另一邊是塑膠瓶裝水,當天平達到平衡時,水的重量就代表磁鐵的吸力,我們利用這個自己做的工具,進行了許多有關磁力的研究。首先我們用塑膠間隔墊片架高磁鐵和鐵片的距離,發現距離愈小磁力愈大,但並不是等比例的變化;探討不同材料對磁力的阻隔,發現有磁性反應的鐵片,最能阻隔磁力,而無磁性反應的材料,反而不會阻擋磁力;而阻隔鐵片的面積、厚度增加時,阻隔磁力的效果就越好,但並不是一直增加,就可以完全阻隔,有趣的是,到達一定的面積和厚度時,磁力就不再減弱了。

科技化的浮雕創作

影像處理(image processing)已成為當今熱門的話題,過去由於設備價格昂貴、處理費時冗長而無法普遍推行,經過科學家的努力研究、不斷地改善,現今已進入了成熟的階段。近年來,隨著微電腦的功能日益增強,價格日漸低廉,使得影像處理已成為各行各業應用工具之一。我們以全新的概念,運用顏色區域來定義浮雕的位置形狀,以寫出影像擷取程式,讓平面照片或圖片做成立體浮雕不再是夢想。先將圖片轉出高度資料庫檔案,再用電腦輔助製造系統將刀具路徑轉換為NC 程式,而將NC 程式輸入電腦數值控制銑床後,就可進行製作。而我們使用影像擷取程式配上CAD/CAM,不僅顛覆了一般人對於浮雕總是使用人力加工的刻版印象外,也為浮雕的製作帶來了嶄新的方法。

光對單子葉及雙子葉種子發芽的探討

在生物課本上冊第 32 頁學過豆科械物發芽後子葉的重量隨生長日數增加而減少,幼苗的重量隨生長日數增加而增加,依我們看到晨家所種絲瓜、稻米、玉米等是否也如此,並且連想到光對種子發芽後的生長有否不同,因此就在老師指導下共同作下月的實驗。

咦!紙樹怎麼會開花

前一陣子,為了迎接快樂的聖誕佳節,市面上出現了許多應景的東西,其中有一種紙樹,說什麼它會開花,好像聖誕樹,大夥兒既訝異又好奇,就爭先恐後的買了幾棵樹來試試,咦!它果真會開花呢?它為什麼會開花呢?是紙樹的關係?還是那包神奇魔術水在作怪?一連串的問題,引起了我們研究的興趣,便利用課餘時間開始了我們的探討。

果凍多色?我知道!—探討光在不同型態介質下的反應

五年級學到透鏡單元時,知道光經過透鏡折射可以矯正視力。為何透鏡能讓光線偏折?實在讓我們想不透!如果要製作各形式玻璃實驗,這技術實在困難。後來看到透明果凍,突然想到,如果用來代替透鏡,不就能控制厚薄、濃度、顏色及透光度。於是便開始設計實驗,解決想知道的疑問,而從實驗中我們發現: 1.紅、綠、藍、白光對各硬度、厚度、顏色、濃度、密度果凍的透光與折射程度都不同 2.利用三色光,對各顏色果凍的透光度,發明了全彩色光分析儀與全彩比色器 3.利用三色光,對各顏色果凍的折射率,發明了光折射率測量器、雷射測距與校準台沒想到小小的果凍,竟然解決了我們對光的疑惑,實驗中還意外設計出許多有趣的發明,真可說是小兵立大功呢!

魔術紙牌遊戲之數理探究

為了破解同學的市售魔術紙牌?可猜出心中所想的數字,我們展開了魔術紙牌遊戲數理探討之旅。研究結果與發現:一、紙牌的原理:心中數為該數字所出現之各紙牌的第一個數字之和。二、紙牌的數字分佈:數字出現次數剛好是巴斯卡三角數字,且可由C(n,r)來算出。三、製作三、四、……十進位的「傳統式」及「改良式」兩種紙牌。推翻科學研習月刊中指出:紙牌只適用於二進位數,不適用於其他進位法。四、探究紙牌與另一道具「索引卡」之相關。五、製作各種進位之索引卡。六、製作出「非進位加法式」紙牌。

追蹤消失的白糖

我平常喜歡吃甜的東西,喝杯開水,也總要放一點白糖,有一天我發現放進去五湯匙多的白糖,不知道消失到那兒去了,照理在液體中沈下多少體積的東西,應該會增加多少體積才對。怎麼我放進那麼多的白糖,怎會消失得無影無踪呢?我覺得很奇怪?於是我開始追踪放進水裹的白糖。