全國中小學科展

第三名

誰來「角」逐--剖析四角拼圖的拼圖原理

四角拼圖是由九張一樣大小的正方形卡片所組成的拼圖,每張正方形的四邊有不同圖案的半邊, 可與其他卡片的另半邊接成一張完整的圖片, 最後拼出3 ×3 的拼圖。卡片上的圖片種類可重複,四張半邊的圖案排列方式也不盡相同,故一副拼圖可能有一種以上解。我們設計了以下三大類拼圖:一、 3 × 3 的拼圖有兩種圖案, 每張卡片含二種圖案的同半邊。二、 3 × 3 的拼圖有三種圖案, 每張卡片含三種圖案的同半邊。三、 3 × 3 的拼圖有四種圖案, 每張卡片含四種圖案的同半邊。在此研究中,由調整卡片中的圖片多寡和其排列的方式,探討這些因素對拼圖解的影響( 多寡、特性)。同時也從原始的拼圖方式, 研發更有條理與完整性的拼圖方法。

蛋白質進入細胞核的祕密

現今分子生物是相當熱門的一個科目,做基因的探討和各種這方面的實驗也是非常有趣的,所以藉這個機會先學習這個技術。 自以前所學,蛋白質是在細胞質中製造的,但是細胞核內有許多的反應進行都需要酵素,這些酵素是蛋白質,所以蛋白質必有某種機制使它們進入細胞核中。因為細胞核中的反應很多,且都是和細胞分化後的功能息息相關,所以了解蛋白質如何進入細胞核來影響細胞核中的反應是極為重要的。因此,我想經由這個實驗先來了解這一點。

光的反射與偏極之探討

一般汽車玻璃上貼的隔熱紙,對光線的反射現象很特別,從某一角度觀察可看清楚車內景物,換一角度卻感覺強烈反光無法直視,這種現象引起我濃厚的研究興趣。

大搜查線─指紋現形記

有一天當我寫完作業後,心裡很輕鬆就順手往牆上一拍。結果我的手印留在上面,而且手印上還有明顯的紋路。再仔細看我的手,發現我的手上沾滿細細的鉛筆灰而變成灰黑色,而且指紋的部分沾的更多。這使我想到:犯罪現場,歹徒不可能自己把指紋塗的很清楚,再把它蓋到牆上吧!那麼警察伯伯是如何找到歹徒的指紋呢?我實在感到非常好奇,於是就找幾個平常也熱愛偵探搜查的同學,想要模仿柯南一起來辦案,讓指紋現形。

愈吸愈「胺」心-胺基磁性粒子吸附之探討

磁性粒子可吸附水溶液中微小顆粒,再以外加磁場將之與水溶液分離,本實驗中的磁性顆粒(Fe3O4)先以矽酸鈉對其表面包覆,以保護磁性顆粒而避免其在水溶液中受到酸鹼的腐蝕,再利用胺基修飾合成具胺基的磁性吸附粒子,用此胺基磁性粒子對水溶液中的Cu2+,陽離子染料(亞甲藍)、陰離子染料(RB5) 進行吸附實驗,發現在pH值約為7時,對Cu2+有很好的吸附效果;pH值約為6時,可以大量移除水中的陰離子染料(RB5),但由於胺基在水中會形成NH3+,故不易吸附陽離子染料(亞甲藍);吸附過Cu2+的胺基磁性粒子,可在酸性溶液中將Cu2+脫附,再重複利用,在鹼性溶液中,RB5也可從胺基磁性粒子上脫附,但效果不如Cu2+。

菱角金花蟲族群生態

在一次採集水昆活動中,我們去到一塊水雉的棲地,正當我們在菱角田旁採集時,發現菱角葉上有一些肥短的小蟲,體身約一公分,水雉平時在田中就是吃這些小蟲,我們何不調查牠的習性,或許對保育水雉會有幫助才是。

「蜆」然不是蓋的--台灣蜆淨化水質的研究

台灣蜆,學名Corbicula fluminea 本實驗針對台灣蜆淨化機制和環境因子對淨化能力分析。\r 我們由探討台灣蜆因數量多寡、時間長短的影響,到更深入研究,從明暗、溫度、酸鹼探討\r 台灣蜆淨水功效,更把它導入生態應用。\r 針對台灣蜆與濁度的淨化關係,以定量水和沙調配。淨化後濁度測量以自製太陽能光電\r 箱來檢測,依據水中雜質多寡影響太陽能板吸電量,來分析淨水前後濁度的改變,具有原創\r 性及一般簡易測法難以達到的精準度。實驗顯示,數量與時間皆使淨化效率成長;明暗度對\r 台灣蜆淨化能力影響幅度較低;溫度、酸鹼實驗是在15℃到25℃、pH7的環境下效果最好,\r 皆應證台灣蜆在符合其生存環境淨化能力最佳。生態應用以工業、家庭廢水來導入,而結果\r 也指出對其皆有淨化作用,尤其在工業廢水方面更是明顯。

「如膠似漆乎」-液體的黏滯性之研究

拿湯匙想舀出蜂蜜沖泡突然湯匙滑落瓶中,其緩慢下沉狀態激起了好奇心,觸發想進行\r 液體的黏度之實驗研究。研究包括:\r 一、應用不同口徑量筒,以外插法求出量筒口徑趨近無限大時小球的終端速度,避免量筒邊\r 界影響力,進一步成功地推算出液體的黏度為何。\r 二、逐一有計畫地改變了液體的溫度,從實驗數據歸納出液體黏度會隨溫度變化的情形為何。\r 三、創意設計,測量高黏滯性液體流過漏斗的時間,積極討論,建立其物理科學模型與理論\r 架構為何,以能預測液體的黏度數值,發現了從實際的實驗結果與我們所建立的理論模\r 式之黏度的預測趨勢非常吻合,誤差極小,可成功作為預測液體黏度之有效研究方法與\r 物理模式理論架構。\r 四、自製研發實驗裝置測量液體之撞到障礙物而能開始旋轉的高度以及其旋轉的週期為何,\r 並且能與黏度進行比較與討論,探討其間的關係與原因為何。

製『圓』高手—捲葉搖籃『內接正多邊形』的探討

本研究探討象鼻蟲製作捲葉前在葉面上戳洞行為與圓柱狀捲葉關係。研究過程中測量葉面上孔洞記號的連接距離,發現可呈現許多相似等腰三角形,將所畫出的三角形組合成七邊形後,再利用三角函數及餘弦定理來驗證孔洞與捲葉間數學的規律。探討全等性質的等腰三角形及相似等腰三角形面積關係,並以手作摺紙及GSP軟體繪製圖形觀察。結果可以得知: (一)在一面積相等的正七邊形中,全等三角形合併時(內部為中心點)與相似等腰三角形合併時(內部為任意點)的面積公式為a/2(h1+h2+...hn)=n*a/4(cosθ/2)2*sin2π/n ,則可知兩者面積相等。 (二)我們利用餘弦定理進行演算,結果發現等腰三角形頂角約為 ,底角約為 ,與正七邊形內角相近,所以可得知捲葉搖籃內部約為正七邊形,而有接近圓的模式,符合捲葉搖籃的外觀形態。

方塊數論

偶然在中國時報的科學專欄中,看到一個有趣的數學問題,名為「數學方塊」,題目是: 在一個正方形的四角寫上任意四個正整數,鄰角數值差的絕對值寫在共同邊上的中點,將此四邊中點連接再畫一個正方形,重複這個程序,最後有一個方塊的四個中點數數為零,如圖(一),為了方便,我們將上述計算程序稱為"運算"。 圖一 任意四個整為9,5 ,7,2 這個“運算”規則簡單,只要懂算術的學齡兒童都會,但其中蘊含的一些觀念和定理卻很奧妙,值得深入推敲,今我們想要探討下列幾個目的: (一)設計四個整數(正、負皆可)能重覆“運算”之電腦繪圖程式,操作實驗,驗證最後一個方塊的中點數是否都為零。 (二)證明四個整數經“運算”後必得四個整數皆為零。 (三)設計 23、 24、 25 個整數能重複“運算”之電腦列表程式,操作實驗,驗證最後一列的所有整數是否都會是零? (四)用數學理論證明2n個整數經此“運算”,最後亦可得全是零。