全國中小學科展

第三名

咦!誰把構樹的葉子捲起來了?─螟蛾寶寶捲葉習性的研究

有一天,爸爸帶我們全家去附近的後山爬山,我看到有一樑樹上面的葉子捲了起來,就摘下幾片葉子,攤開其中一片捲葉發現有一隻蟲子,當時心想:「可能是這隻蟲子吐絲把葉子捲起來的。」我開始對這種蟲子感到好奇,於是就找了三個有興趣的同學,一起研究找資料,並請老師來指導我們,希望能多認識牠。

巧智拼球上的花朵---轉法規律探討

在接觸了巧智拼球後,我們想利用「按照同樣的轉法轉幾次後會回到原本的位置」的規律找出和網路上破解法完全不同的公式。為了能夠更快速找出公式,採取了「簡化」策略,從2個盤子與3個盤子開始研究。之後我們發現了從編號1-1開始可以透過「轉法一、二和轉盤子」到達所有的情況。而且轉法一、二所產生的環型圖案與規律就有如巧智拼球上綻放的花朵令人著迷。接下來在電腦的幫助下,我們使用矩陣運算了解了轉法相加的規律,並且透過了位置交換列出所有的狀況,繼而發現可以用4朵花覆蓋全部的3個盤子編號。最後根據我們的研究發現,我們找到了將所有情況回復原位的方法。

春化作用(溫度的高低與處理的時間)

觀賞植物為何有一年生、二年生之別?植物為何會在不同季節開花?及至上過生物學以後,才知受光適期及溫度的影響,若控制適當的光週期性,而利用春化作用處理,可使本來翌年春天才能開放的花提早至今年即可開放,如我們能找出百合花或其他較為常見花之低溫處理最適溫度及時間,使開花期縮至最短,不是可以時時有花觀賞?且可在冬天看到本來春天開的花朵,減少冬季的蕭條感。

有心?無心?「形動」見真情--解開三角形的周心密碼

重心的等積性質引發我們對等周分割的興趣,本研究的周心定義為與△ABC同平面上,使得OA+OB+AB=OB+OC+BC=OC+OA+CA的O點。我們透過分類技巧與圓冪性質成功找出任意三角形周心的作圖方式、周心存在與否及位置的判別式,並找出與周心息息相關的環圓。我們並成功透過環圓,逆向推導找出另一種周心的作圖方式。

背著房子走天涯-蝸牛對光、電、環境刺激的反應

本實驗旨在觀察蝸牛之本能、適應、記憶及學習等行為。首先我們建立蝸牛的實驗基模,觀察到蝸牛具有短期記憶,並測出蝸牛簡單的記憶保留量與遺忘曲線。實驗基模建立後第二天,再以光、電及振盪等環境刺激來干擾蝸牛並記錄其行為的改變。我們觀察到蝸牛具有學習行為的歷程特徵具有學習行為的歷程特徵:即是行為的獲得、消弱和自發性恢復的現象,並具有古典制約學習行為 ( classical conditioning learning)。充份顯示出蝸牛具有較高級的記憶與學習行為,應非簡單的軟體動物。此外,蝸牛對環境振盪與電壓刺激有適應性,先前得到的短期記憶雖受到短暫的干擾,但多次振盪實驗後即可恢復;且電壓大小與蝸牛記憶的干擾度成正向關係。

請勿打擾--聲音刺激對反應時間的影響之探究

平常外出搭車,看見司機先生邊開車邊收聽廣節目或音樂,甚至有的還打行動電話; 有些騎車的人會上耳機一邊騎車一邊聽歌; 老哥玩電動玩具時,只要有人在旁邊打擾,得分就會退步。打電動時受到干擾會影響得分成績,開車、騎車時如果受到聲音方面的刺激會不會影響反應時間而導致危險呢?--我們做了以下幾項實驗,希望能獲得一些啟示。

平方數列

本研究探討的主題是:給定正整數n,是否存在1~n的重排數列,使得「相鄰兩項之和都是平方數」。對於滿足上述條件的數列,我們稱其為平方數列,我們探討哪些n使得1~n可排成平方數列。對於某類的正整數n,我們已找到構造平方數列的方法: 1.若正整數a, b, c及k=0, 1, 2, 4滿足a>b,a2+b2-k2=c2且(a2-k, b2-k)=1,則1~a2-1可排成平方數列。 2.若正整數a, b, c, α, β滿足a>c>b,b2+c2=α2,a2+c2=β2且(a2-b2, c2)=1,則1~a2-1可排成平方數列。再者,我們可以證明n=2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、18、19、20、21、22、24時,1~n無法排成平方數列;藉由有效率的程式運算,我們得知n=15、16、17、23及n=25、26、...、144時,1~n可排成平方數列。若平方數列的首尾兩項相加也是完全平方數時,我們將其定義為平方項鍊。我們造出1~32的平方項鍊,進而可知 1~32排成平方數列的方法至少有32種。對於特定的n,我們可將1~n排成平方項鍊;而我們更證明出,n=32是可將1~n排成平方項鍊的最小正整數。

變色球遊戲的探討

本研究是根據遊戲規則找出三色球的相關性質。利用此相關性質,分析所有情況的差異,討論是否有解,並找出最少的操作次數。我們先從基本的三色球開始研究,接著轉換成較為複雜的四色球,最後利用三、四色球之間的關連性分析出n色球的研究,完成之後,寫出研究的結論。

省電95%以上的超大型數字鐘

台南市政府每年須編列十幾萬元之經費支付市區內約十座數字鐘塔,平均每年每座耗費電費約一萬五千元電費,如果全國有一百座鐘塔,則每年至少耗掉一萬五十萬元以上之電費,‘在此能源短缺之今,實在是一件極須改進之事,基於此一事實,我們提出此一改進方案,在不影響計時顯示,教育社會大眾守時之前提,改進其最消耗能源部分之顯示板,除加強及美化顯示功能外,每台又可節省電能 95 %以上,假如全國都改用,每年至少可節省電費一百多萬!

應用電擊的運動實驗裝置

(l) 在二年級時我們在物理第二冊第十章學到相對位置及相對運動。常時課本上舉了許多實驗來測定物體的加速度:1.利用鋼球在斜面上滑下之實驗:「將鋼球由斜面上滑下,由一人即刻按下停錶計時,每隔一秒通知另一人,記下鋼球的位置」。這種作法,不僅二人不容易配合,而且不容易確定位置,誤差太大,同學們均不能得到正確結果。2.自由落體運動(或是單擺擺動,拋體運動,彈簧振動等,均是利用閃光照相,不僅設備昂貴,操作複雜,且要經過沖洗再依比例推算出距離,不能立即得到結果。 ( 2 )在第三冊時我們又學到牛頓的運動定律:1.利用水鐘車的實驗:這個實驗要時時住意水位,因水壓高低亦影響水滴的快慢,而且水鐘車在斜面上運動時,水滴由於重力和慣性作用,往往形成直線狀,影響實驗。2.利用振動計時器:賓驗時水鐘車之後還要接上一紙帶,影響正常的運動,而且電壓大小,電流強弱等均影響打眼的時問 ( 3 )綜合上述,我們發現每個實驗都各有缺點。所以我們就開始研究,希望能製作一種構造簡單,操作容易,準確度又高,而且立即可得到結果的實驗裝置。(4) 在第十六章電學裹,老師講述交流電及高壓放電的現象時,我們想到或能力用電子公司供給的交流電的六零週波的頻率來測定各種運動。經過老師指導後,我們就開始設計製造。