全國中小學科展

第三名

破解撲克牌魔術

有一次班級慶生會時,我們邀請陳文龍老師參加,陳老師表演了一種撲克牌魔術,許嘉銘同學很好奇,就想知道為什麼,於是我們和老師一起研究探討。

曬衣小尖兵~自動收衣組

我們在自然與生活科技領域課程「奇妙的電磁世界」中,學到有關電磁方面的知識並且\r 把它應用在我們的作品中,我們用小組合作的方式,科學的方法觀察、討論、實驗、蒐集資\r 料……,不斷克服困難,最後終於完成了獨一無二的自動收衣組。自動收衣組在照度約\r 1100Lux 的時候,步進馬達會自動將衣服送出室外曬;而且照度約在900Lux 時,步進馬達會\r 自動將衣服收進室內,避免因為來不及收衣服而淋到雨。

淡水河畔紅斑蝶的研究

我家後面就是淡水河,我們經常到淡水邊玩、寫生;十月十五日我發現有很多蝴蝶、幼蟲及蛹,其中有三種不同的蝴蝶在上面飛,而蛹的形狀都一樣,只是顏色有兩種,但是幼蟲卻只有一種。我想知道這些蝶、蛹、幼蟲的關係,便帶回兩種蛹和幼蟲回家飼養,看看這些幼蟲和蛹到底是屬於那一種蝴蝶的幼蟲和蛹。

天生贏家的奧秘─『 傳遞問題 』 之研究與探討

去年參加建中「中學生數學通訊解題」時,發現第二期 88205 斟酒問題,內容充滿了思考和推理的趣味性,引發我研究的動機。(原題摘錄如下) : (如附件一) n 個客人圍坐一圓桌,按逆時針方向依次編號 l , 2 , 3 , … n 。服務員先給 l 號座位斟酒,然後再按逆時針的方向斟,但每次都要跳過兩個未被斟酒的客人(已斟過酒的客人自然也跳過),才給下一位客人斟酒,但最後一位客人不受此限制。試問:最後一位斟到酒的客大的座位編號是多少? 在思索問題的過程中,處處充滿了難題與挑戰,因此我到圖書館尋找解題相關線索,想從相關文獻資料中,探討其研究方式。我找到-民國 84 年我國參加紐西蘭第十九屆科學展覽的科展作品名稱:劫後餘生(其研究題目如下) : (如附件二) 「有一個古代的故事」,歷史學家約瑟與他的四十位猶太同伴為逃避羅馬人的追殺而躲在一個山洞裡。這些人寧死也不願被俘虜,最後眾人決定輪流自殺,先指定首領為 1 號,然後大家接著首領圍成一圈,從 1 號算起,每次算到第三個存活的人就必須自殺,直到全部死光為止。約瑟夫並不贊成,但為了求生存,他只好預先算好個位置,使得站上這個位置的約瑟尖在輪流次序中是最後一個人。桔果,約瑟夫終於避開了自投的命運。 我們好奇的是,在危急之時,約瑟夫如何冷靜地算出最後存活的位置,難道他有速算的公式?」 及民國 85 年第二十九屆台北市高中組科展優勝作品「天算不如人算」:(如附件三 ) 並在網上瀏覽台師大數學系網站時,發現科學教育月刊通訊解題第 2035 題,傳錢幣問題有類似作法(其題如下) : (如附件四) n 個人圍成一圈玩戲, n 大於等於 4 ,首先他們依反時針方向依序編號為 1號、2號、… … n號。且讓每個人手上都有一枚銅板,遊戲規則如下:遊戲開始, 1 號拿一枚銅板給 2 號,然後 2 號拿二枚銅板給 3 號,接著 3 號拿一枚銅板給 4 號, 4 號拿二枚銅板給下一位,規定遊戲過程中,手上沒有銅板的人,他就自動出局,離開此遊戲,而遊戲繼續下去,如此依次拿一枚,拿二枚給下一位手上仍有銅板者。試證有無限多個 n 使這個遊戲最後僅剩一人,而其餘的人均出局。 我覺得此題目在傳遞過程中,隱藏了數學規律在其中,更使我有進一步深入研究的興趣。

寶藏爭奪戰─?智

有一天我們幾位同學到數學老師家,正巧師丈在打電腦,我們很好奇想玩,師丈就拿了一些遊戲程式讓我們玩,並叮嚀我們別忘了在玩之餘還得動動腦筋,怎樣才會獲勝,可別讓電腦笑你笨哦!其中有一種類似下棋的尋寶遊戲,在我們輪流玩了許多回之後,漸漸的發覺好像只要能走到某一格就有獲勝的機會,科展在即,老師就鼓勵我們不妨想看看能不能推論其規則,也是科展的好題材!

追星族-自製全自動追星儀

太空探索日漸發達,夜空中的亮點不再只是單純的遠方恆星,也有可能是火箭、衛星或飛機等,以肉眼遠望夜空時經常會出現將星體與上述物體混淆的情形。若要更深入觀察及追蹤那些亮點,大多依靠望遠鏡和赤道儀的輔助,其中傳統赤道儀使用方法多為手動操作,本研究希望將這些手動的部分全部改為自動的模式,使其在使用上更為方便。 為使機器達到全自動,本次研究是以Arduino平台作為核心,結合步進馬達、九軸感測器、全球衛星定位模組及相機仿造著赤道儀製作出的全自動追星儀,而程式方面則是藉由方位角以及高度角的公式推導來找出正確的物體位置並以適當的轉動速度追蹤該物體,讓使用者不再需要手動操作儀器,體驗更便利的觀測方法並擁有舒適的夜觀生活。

海馬識途—棘海馬棲枝的選擇與標示

本研究發現棘海馬(Hippocampus spinosissimus)會排放標示物以標記自己的棲枝。海馬因游泳能力弱,所以習慣棲息於固定環境。目前海洋魚類尚未被發現有類似標示行為,但觀察棘海馬發現,其會由泄殖腔孔排放一種標示物。此標示物的氣味能幫助牠們尋找自己的棲枝(卡方值: 24.183, P0.05)或相異(卡方值:0, P>0.05),棘海馬不會傾向攀附附有其他海馬標示物的棲枝。經由解剖和切片觀察,證實標示物的分泌器官為泄殖腔中的生殖腺,但與繁殖無關。

進擊的波妞-蒸氣噗噗船的進化

我們因為「崖上的波妞」這部動畫電影而開始了對「蒸氣噗噗船」的研究,經過資料搜尋後,發現不用昂貴的銅管也可以製作噗噗船,於是開始了我們對「鋁片」噗噗船的一連串研究與改良。經過實驗後,我們成功改良鋁片蒸氣室的製造過程,使我們可以大量製造動力強又穩定的蒸氣室。接著我們也發現「直吸管」引擎設計比絕大部分人的「彎吸管」引擎更優良,搭配大小適中的蒸氣室以及二根細的吸管,可以做出最理想的鋁片蒸氣引擎。此外我們也自行打造了「迷你酒精燈」,提供穩定又強大的火源;最後更進一步把原本極不環保的保麗龍船體,改成資源回收物做成的「雙體船」船體,得到更穩定、阻力更小、結構更簡單的「噗噗雙體船」。

鋅與硫酸反應之催化劑探討

我們知道催化劑在今日工業上可說是應用的非常廣;尤其在有機化學方面,更可說是很重要的一環。就一個反應而言,催化劑往往不只一種,若我們能尋求得一途徑,以對某反應之催化劑加以探討,並求出其活化能,則必可求得一最實用,最經濟之催化劑,深信這在工業上將會有很大的助益。

石龍子

六十八年八月返校日勞動服務的時候,陳峯城同學發現一稱小動物,四隻腳、長尾巴,在草叢中爬行,動作很快,牠的顏色很鮮麗。他好奇的捉了一隻去問陳老師:「這是什麼東西?」老師告訴他說:「這是蜥蜴的一種,在草叢、石縫等地的蜥蜴有很多種,比較常見的有石龍子和蛇舅母,這一種究竟是什麼?我也不能確定,必須仔細觀察飼養,才能知道。」我們聽了老師的話以後,就開始採集、飼養,來研究牠們,以了解牠們究竟是什麼。一年多來,我們在老師的輔導下,從收集、飼養、觀察、實驗中,對牠們的生態、習性等,總算有了一些認識,同時也獲得了不少新知,都是課木上無法學到的,更由許多參考資料與實際飼養、觀察的對照,發現國小自然課本第四冊(四年級下學期用)第四十四頁的插圖,蛇舅母與石龍子兩種圖形,好像應該互相對換。現在我們把粗淺的心得提出,供大家參考,並請大家多多指教。