全國中小學科展

第三名

翹首振翼-再次得力

傳統的薄翼迷你偵察機為了兼顧質量輕及升力大,因此薄型機翼都使用低展弦比機翼,但此偵察機因旋轉力矩小,飛行時不穩定。第一代的風洞,我們改良出了小面積、高展弦比且升力大的機翼,雖升阻比逼近但升力仍無法超越原先偵察機,因此進行第二代改良。第二代採改良式的風洞,獲得更穩定氣流,改良式測試架,可測出拍動式單組及雙組機翼。骨架及形狀對於升、阻力有很大影響,漸縮比0.5的機翼有較好的升、阻力。由測試中發現上反角變大,雖升力下降,但阻力也大幅減小。然後加入振動機翼,並使用兩副機翼,結果升力大幅提昇,且遠遠超越第一代機翼,若改良成雙翅振動的偵察機,將擁有更卓越的機密性,對於軍事的搜索或人質的救援,必定有更佳的效果。

表面張力與最短路徑探討

在實驗中,我們探討表面張力與最短距離方面的問題,研究肥皂膜形成圖形的物理意義。在我們的觀察中,肥皂膜會於支持物間形成連線,若支持物是三支柱子以上,在其間形成路徑的總和最短。我們試著在多柱體間利用此性質修建最短連線,並利用數學模型及力學原理找出肥皂膜最短路徑的原因。整體的研究過程可以粗略地分成下列幾點:一、驗証最短距離二、利用力學解釋原因三、分析各情形所表示的意義四、理論地預測出最短距離連線圖形。

螢火蟲生態研究

在夜釣的偶然機會中,發現了外形特殊,尾部會發光的昆蟲,經查証為螢火蟲幼蟲,不禁令我們回憶起童年時,於收割後的稻田中,追逐螢火蟲的種種難忘情景。 台灣地理環境特殊,其間孕育了豐富的生物資源。近年來,由於保育意識的興起,大家便對周遭的鄉土生物展開調查與研究,唯獨螢火蟲的生態研究始終乏人問津。反觀日本,對於螢火蟲的生態、習性早已於五十多年前如火如荼地進行研究,甚至在多摩動物園成立了螢火蟲館及各個保護區。 然而台灣在近年來經濟的迅速發展下,螢火蟲卻從生息地逐漸消失了蹤影,想必與周遭環境改變有關,但是究竟螢火蟲的適合生態為何?牠們族群又為何減少?又到哪裡去了呢?這些都是我們急欲探索的問題,因此褐開了研究的序幕。

Shoot?or not?—以全決策盒分析循環賽局之最佳策略

物價飛漲時,商家會用什麼方式因應,以維持或增加客源? 我們將此想法,轉換為循環槍手賽局,針對其策略進行探討。遊戲規則:槍手依序輪流開一槍,若自己的靶被擊中就必須退出,最後留在遊戲中的為勝利者。若參考槍手們的命中率,並選擇射擊對象或不射擊,則如何決策才能讓自己的勝率最高? 先運用樹狀圖及幾何的方式找出兩人槍手遊戲的Nash平衡解。再考慮三人規範式槍手遊戲:選定一策略,只要槍手組合不變,其策略亦不變。給定三槍手的命中率,可用機率轉移矩陣及全決策盒找出最佳策略。而槍手的命中率或過去行動訊息缺乏時,可運用條件機率及截面的概念,找出其不完美最佳策略。推廣到一般化賽局的全決策空間,試提供賽局理論一個新的分析方法。

從拼盤看費氏數列及費氏馬的捷徑

暑假時我們幾個同學想研究一些數學課外讀物,就向老師請教,老師建議我們去做比較有意義的學習,如製作科展,並提供一個方向-費氏數列,告訴我們:九大行星的距離、鸚鵡螺的螺旋角度,都和費氏數列有著微妙的關係呢!鼓勵我們費氏數列是一個大寶藏,只要花心思,很少會空手而回。於是開始展開我們研究的系列,蒐集往年的科展資料,上網路查詢,到師大數學系圖書館翻閱雜誌,到書局翻書找靈感.....,開始研究這一串神奇的數列。

有趣的湊錢法

有一天上數學課的時候,老師忽然提出了一個問題:「用1元、s元、10元、50元和100元的錢幣湊成 1256元,有幾種湊法?」我們覺得這個問題很有趣,但是一時之問答不上來,課後三五成羣,聚在一起討論,拿出錢幣排排看,發現情形錯綜複錐、種類繫多,無從著手,於是想到分類整理,作圖解,第二天提出了許多不同的答案,…… 414種,102 種 ..九百多種,二千多種 · · · · · · · 一但都沒有 172 把攔,隨後老師告訴我們種敵很多,不只這些,要知道正確答案,須先簡化問題,列表,找出規律性,並告訴我們這種方法是以後做學問常用的方法。於是在老師的指導下,我們做了以下的研習活動。

揭開蚊腳的秘密

我們常常看到蚊子停在物上或人膚的時候,總有兩根長腳翹在背後,這是好玩的呢?或者是有其特用之處,真令人有莫解其所以然之感。又每當蚊子螫叮人膚時,我人舉手打擊之際,為恐被蚊子發現,往往從其背後出擊,可是蚊子常逃之夭夭而打不著,這種逃躲的情況,更令人難於洞知其內蘊。囚此,我們為求甚解上述疑難,就從今年秋末開始做觀察試驗研究工作,研究以前特把疑難歸納成下列兩項,當作觀察研究的鵠的。(1) 翹上的蚊腳是那一對?其對蚊子是否有特殊利益?功用何在?(2)打螫蚊的方法是從蚊前打下好抑或從背後打下好?

環境對小豆苗生長的影響

偶然發現綠豆苗生長受到風吹而歪斜,使我好奇是否環境會改變其生長速率?嘗試以溫室栽培、風吹時間、加入自製二氧化碳?等觀察豆苗生長。成長初期,莖成長速率大於葉、子葉上軸成長速率大於子葉下軸。葉片氣孔的生理時鐘:8:00~10:00 開張率最大;13:00~15:00 氣孔關閉避免水分過度蒸散;傍晚進行另一次氣體交換。17~28℃,莖以0.782cm/日成長、葉以0.4811cm/日成長。溫室的豆苗生長最快,氣孔密度大且開張率高,可能因高濕度使氣孔持續張開進行氣體交換;不加二氧化碳實驗,葉片大而捲,乃植株徒長。長時間受風吹的豆苗生長最遲緩。研究發現較大濃度的二氧化碳雖可加速植物生長;但是,二氧化碳濃度過高反使植物生長遲滯。希望藉由本研究內容能喚起大家對全球暖化危機的重視。

一張生紙的世界 (窗門遇雨自動關閉裝置)

媽很兇,大熱天時,不准開窗就不准,記得有一次,夜來風雨聲,樓上樓下成了魚塭”某一個中午,驟雨把一張衛生紙從窗口淋斷掉了下來,我看了,不知怎的,好似心中有一團東西塞著,說不出話來,想著!又想著!過了好一會兒,高興的說:媽呀!我發明了;把窗簾捲起來,用衛生紙困住,夜裹雨來了,衛生紙會幫我們把窗簾掉下來,今天起,我們可以開窗睡覺了。哈哈大笑說:大笨蛋!窗簾可以擋得住雨嗎?莫空想”使我又羞又恨,於是咬緊牙根,想著!又想著!把衛生紙弄來弄去不如不覺中,經過很多次長久的研究.及老師的指導,才做出這個玩意來,我想,老師之功不可無,但國科會之功更不可沒,因為國科會免費輔助我閱讀新知,使我若有所思,也若有所失,這就是同學譏笑我說,外國的牛頓有蘋果掉下來吃.中國的牛頓只吃掉下來的衛生紙,問小黃牛為什麼不吃草。

泡泡排球

「一顆」泡泡的極限在哪裡?捨棄了以往泡泡實驗追求「久」、「多」、「大」,以及用自製泡泡水來取代市售泡泡水的實驗目的,將本次實驗的目的定位為找出最耐打擊的泡泡。泡泡要能耐打擊,第一泡泡時間需要能持久,同時也需要有彈性,最後要用什麼東西來打擊它也是重要的影響因素。經過文獻的收集,我們找出能延長泡泡時間以及增加泡泡強度的原料,調配出不同濃度的泡泡水後,一一進行實驗,最終找到了最耐打擊的泡泡,並找出適合打擊泡泡的工具。