全國中小學科展

第三名

水族小霸王一螫蝦

如果你養過這種體色鮮紅的螯蝦,相信對於牠強大的破壞力及奇持的習性感到好奇,事實上這種外來種的螯蝦即可使水壩崩潰及破壞稻田生長,此外這些螯蝦居住的環境,更只有少數動物及螯蝦能生存。關於這些習性和行為及各種構造將以觀察和實驗的方式來求知,了解這群強而有力的外來螯蝦之特性。

光束中盤旋的精靈─層化液體中氯化鈉粒子的運動探討

本實驗以帶狀雷射光束通過溶液水體,形成一面放射狀光牆,溶液能讓雷射光產生散射,表示有明顯的廷得耳效應,亦證實本實驗溶液為顆粒頗大的膠體溶液。加上雷射光通過膠態粒子產生繞射,可以明顯看到光點粒子。 膠體粒子於一連續相中受到外界所施加的電位、溫度、或溶質濃度梯度的驅動,所產生之輸送行為,稱為泳動。本實驗將氯化鈉固體溶質溶於水,未經攪拌,水體內部呈現濃度梯度差,產生溶質運動的驅動力,造成膠體泳動時,有明顯光點顆粒沿著與濃度梯度垂直方向上升。 藉由錄影到的氯化鈉光點顆粒運動路徑,追蹤特定光點顆粒移動情形,根據觀察到不同光點粒子的運動模式,除了有向上移動之外還有橫式旋轉與直立式旋轉運動情形。測量固定距離各顆粒泳動所需時間,並計算光點泳動速度。不同橫式旋轉與直立式旋轉速度比,以及影像圖片資料,推斷氯化鈉運動粒子的結構型狀。 改變水的溫度,從低溫10℃時,顆粒緩慢垂直上升,逐漸增加溫度,光點顆粒明顯加快上升移動速度,且加快速溶解、沉降的畫面,驗證了自然課本的化學正逆反應速率的情況。溫度越高粒子能量越大,運動速度越快,正逆反應速率也越快。

香菸中尼古丁含量之分析

近來報紙雜誌時常報導抽菸與肺癌之關係,在美國男人死於肺癌占癌症死者三分之一,在英國亦高達半數,同時,醫學界指出抽菸的五大危機: (一)吸煙者得癌症而死的機會比從來不吸煙者多110%。 (二)吸煙者患肺癌的機會比從來不吸煙有多7倍。 (三)吸煙者患肺氣腫的機會比從來不吸煙者多10倍左右。 (四)吸煙者患心臟病而死的機會比從來不吸煙者多103%。 (五)吸煙者腦的功能易受傷害,而且抽煙者噴出的煙霧亦危急鄰近不抽煙者,甚至抽二手煙患肺癌的機會比抽煙者大。 以上種種原因使我們決定著手去研究探討,分析香煙中尼古丁含量的情形。

二十世紀後期聖嬰與西北太平洋颱風的關係

熱帶太平洋地區是聖嬰現象最明顯地區,我們查詢美國NOAA的氣候預報中心資料庫,參考Treberth教授於1997年的定義,利用Nino3、4區,確定聖嬰、反聖嬰與正常期發生時間。西北太平洋是全球颱風最活躍的地區之ㄧ,我們從日本氣象廳網站,下載西北太平洋颱風發生時間、路徑、強度。我們想探討聖嬰與西北太平洋颱風之間的關係─包含西北太平洋〈北緯30度~EQ、東經100度~東經180度〉颱風發生頻率、颱風生成位置、強颱發生頻率、侵臺強颱發生頻率、侵臺強颱為單一測站帶來最高雨量與聖嬰關連性。本研究結果顯示聖嬰現象發生時,西北太平洋6月~11月颱風月頻率較1951~2005年氣候平均值低,颱風生成位置有偏東趨勢,西北太平洋強颱月頻率會增加;侵臺所有颱風月頻率為正常期最多,侵臺強颱頻率無明顯變化,侵臺單次強颱為單一測站帶來最高雨量,比反聖嬰期多。

食用粉的熱反應

那天,媽媽要我在鯉魚湯中放一些太白粉以便芶芡,我舀了一匙太白粉直接往湯中放下去,說時遲,那時快,入湯的太白粉立刻凝結成塊,怎麼弄也無法使其均勻地溶解開來。後來媽媽告訴我,應該先將太白粉溶在冷水中,再倒進鍋裡,這樣就不會凝結成塊了。我照方法做了一次,果然成功。我對於太白粉勾芡的事情感到好奇,於是就是利用上課時請教老師。老師告訴我澱粉質的東西在熱溫度中澱粉粒會分解成糊狀,像太白粉等食用粉便是良好的勾芡材料。老師知道我對這方面的問題很感興趣,便建議我動手做做實驗,比較一下一般常見的食用粉的遇熱反應,於是我便在老師的鼓勵和指導下,邀了數位同學一同來做這個有趣的實驗。

植物?動物?動植物!-植物自我照護系統

窗台上的盆栽需要注意日照、細心澆水,但是如果照顧者太忙,或是出遠門,這些植物就危險了。我發展出一套植物自我照護系統,讓植物能像人一樣自己照顧自己,每天控制自己的日曬量和飲水量,這樣一些怕熱、怕曬、怕水多、怕光照不均而長歪、什麼都怕的嬌貴植物就能長得好。 在第一階段,我先找出特定植物所需的最佳日照量和澆水量,建立一個植物的日照水量資料庫。第二階段時,我再設計出一個由馬達與控制器組成的移動平台,可載著植物自由行動,利用放在盆栽上的光感測器和濕度計的數值自動控制移動平台,讓盆栽能根據建立的日照水量資料庫的數據自己決定要回涼亭躲太陽或去喝水,也能自己每天轉半圈讓日照均勻,從此植物就可以自己照顧自己了。

洞穴十字路—揭開東帝汶近萬年的氣候秘辛

以東帝汶Monkey cave的MC2石筍進行鑽孔,拋光,得到各段的石筍粉末後,以鈾釷定年法得知生成年代,並得出石筍δ18O數值。東帝汶Monkey cave的MC2石筍有81個鑽孔點,δ18O值介於-4.237 ‰~-2.452 ‰之間,δ18O氧同位素的變動範圍約在1.8 ‰之間。 MC2石筍生長時期13542~10740年前,即更新世晚期。東帝汶MC2石筍在早期δ18O較晚期數值較重,而到後期較接近10740年前則是δ18O有一直變輕的趨勢,由此可看出早期雨量較晚期為少,且雨量呈現增加的趨勢,代表溫度上升,上升氣流較強,雨量較多所致。東帝汶MC2石筍和約萬年前中國南京葫蘆洞石筍的δ18O值比較,呈現相反的趨勢,與新仙女木事件發生時(12800~11500年前),大西洋北部大量融冰注入,而造成暖流無法北上,造成低緯度溫度較高,雨量較多的有關。

落落大(坍)方---邊坡土石崩落下滑之探究

科展是蠻享受、愜意的體驗。行經山林,腦海會湧出邊坡相關畫面,真是有趣。我們從中學到科學探究的方法,關於邊坡下滑的成因,也有深入的認識。得到的結論跟既有認知有衝突,這是很棒的經驗與成長。坡度超過35度最好不要住人,更不宜開發或變更為住宅區。實驗結果顯示,終極下滑坡度35度左右,只要負載過重、地震、雨量過多或水土保持不好時,35度以上坡度必下滑。 原以為增加摩擦力可防止土石下滑,實驗發現,負載重量到某個程度之後,增加摩擦力對於防治邊坡土石下滑無效。貓纜方面,發現插上支架的岩盤,下滑角度會下降很多。另外從電視畫面看到,T16纜車支架坡度超過40度,若支架沒有深入岩盤,一旦岩層一有破碎會導致下滑。

大家一起來認識校園植物

我參加少年科學營,其中有一個課程是校園植物的認識,激起了我對植物的研究興趣。老師說,校園裹有一百多種植物,我嚇了一跳,我以為老師在吹牛,一百多棵還差不多。我看了研習資料,才相信是真的。因為時間關係,老師只介紹五十多種,教我們採集葉片,做了三大張,共三十六種葉片標木,幫助我們認識植物記憶名稱。後來我找了幾位同學去請求老師給我們指導,老師拿了好多本書(植物圖鑑)給我們看。於是我們就開始做校園植物的研究工作。

天使與魔鬼

2008 年環球數學競賽秋季賽有一道題目如下所示:在無窮數列{a(n)},a(0)=0,若n 的最大奇因數除以4 餘數為1,則a(n)=a(n-1)+1,若n 的最大奇因數除以4 餘數為3,則a(n)=a(n-1)-1。此數列的首幾項為:0、1、2、1、2、3、2、1、2、3、4、3、2、3、2、1、…。(a) 證明在此數列中,1 將出現無窮多次(b) 證明在此數列中,每一個正整數將出現無窮多次。因a(2k-1-1)=1。數列{a(n)}定義2k-1≦n≦2k-1 為第k 區間。網路上有第k 區間a(n)=k 的存在性證明。本研究特色在於二進位法找出a(n)表示法,證明第k 區間a(n)=k 唯一性。為了延伸研究,定義數列{dp(n)},討論質數p 為情況下,猜測數列{dp(n)}第k區間極值、比較出現次數分佈對稱性、數列{d2(n)}降階關係。為了定義統一,本研究從前言起,以數列{d2(n)}代替競賽題目提到的數列{a(n)}。