全國中小學科展

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第二名

對流胞狀雲的實驗模擬

當冷氣團從大陸移動到海面時,常會形成一些特殊的雲,常見的有雲街與胞狀雲。胞狀雲因其成雲機制與分布差異又可分為開放與封閉的形式。本實驗藉味噌湯不同加熱條件下所產生的圖形模擬大氣中胞狀雲的對流,並探討不同溫度與厚度下,味噌湯的加熱對流圖形差異與大小變化。 實驗發現味噌湯在低溫加熱時,其形成的圖形較類似開放胞,我們認為是溫度較低時,流體下沉的力量較向上對流的力量強,與形成開放胞的條件相同;高溫時,其圖形較類似封閉胞,我們認為是溫度較高時,流體向下對流的力量較向上的力量弱,符合形成封閉胞的條件。且流體厚度增厚時,所形成的對流胞大小也會增大。另外,流體在旋轉狀況下所形成的對流圖形更接近大氣胞狀雲的圖形。

碘液的顏色為何消失了?(續)

加入校內科學研習社後,和學長們討論去年參加全國科展的內容─關於第一部分碘液和葡萄糖的氧化還原,顏色消失已充分明瞭。但有關於第二部分碘─澱粉藍色複合物受熱顏色消失,冷卻可恢復的問題,大家仍有許多疑問,評審教授以認為她們以T3-→T -來討論顏色消失有誤。我們深信,只要先有不同假設,再改變各種控制變因或操縱變因,一定可探討碘─澱粉呈色反應之癥結所在,同時我們改以定量方法,再加以研究。

利用數學的科學概念與方法在象棋藝術中之探討與應用

(一)在學校「聯課活動」指導學生棋藝研究時常有學生提出「一車換馬炮,值不值得?」「象棋與數學有沒有關係?」諸問題。(二)民國五十八年夏,第二屆亞洲杯舉棋錦標賽在臺北舉行,(這是我國首次舉辦,也是首度與賽,共有中華、香港、新加坡、馬來西亞、泰國、高棉、越南、菲律賓、琉球等九隊參加。)盛況空前;此後幾屆在各地輪流舉辦的此項比賽,中華代表隊在團體及個人方面皆獲得了多次冠、亞等優異成絞,對於促進國民外交,提高文藝水準與地位,有相常的貢獻!但是自民國六十六年第六屆亞洲杯象棋賽在菲律賓、馬尼拉舉行,我國因國際局勢等因素而未參加;我有感想,因此盡力嘗試著將數學概念與方法滲入棋藝的研究中;此篇研究心得之報導,祈能拋磚引玉,引起共嗚,共同努力,俾一方面發揚此項國粹於深一層的探究中,另一方面藉此項「雅俗共賞」的藝術愛好,對一般廣泛的民眾施以基礎的數學教育,提供數學概念與方法,引起數學興趣與信心!(三)民國六十八年夏,應邋擔任第四屆全國交通杯棋藝錦標賽的棋證記錄工作,實際感覺到以一般坊間棋譜「一炮二平五」、「馬二進三」等方式記錄有所不便(尤其時間上),因此認為記錄方法或格式有簡化改進之必要,俾助於實戰資料之保存,參研或處理。

大地的怒吼─小油坑火山爆裂口的研究

秋季旅行時本校舉辦陽明山國家公園之旅,當到了小油坑時,我們聽到了大地的怒吼聲,老師用麥克風介紹著,但卻聽不清楚,回家後,小油坑─飄渺的煙霧;隆隆的噴氣聲;黃澄澄的硫磺結晶;刺鼻的硫磺味,以及受風化而鬆軟的岩石,仍然留在心中,許多問題:例如─溫泉是怎麼產生的?硫磺是從那裡來的?岩石怎麼變成白色的?植物怎麼都長不出來呢?都值得研究,於是和幾位同學組成研究小組並請老師指導,經過多次的實地研究、實驗分析,尋找資料,終於得到深一層的認識。

我做了小水泥匠

由學校新蓋教室工程中,所見所聞,發現水泥通常都混合砂或混合砂及小石子來使用,而且用途不同,其混合比例也跟著不同。因此想探究「混合砂及小石子的目的」和「混合後的性質」。

地理分隔與物種演化

生物課本上提到把青蛙、蟾蚣的卵放在同一環境中培養,結果仍發育成不同的個體,這是由於DNA 控制了生物的遺傳,使異種生物間因基因的不同而產生不同的子代。但是同種的生物間是否會因地理環境的不同而有所差異呢?如果地理環境會對其發生影響,是僅限於外表的性狀呢?為是在遺傳組成亦有所改變呢?為了尋求此一答案,我們收集了烏來、鳳林、埔里、墾丁等處的紅果蠅,分別代表台灣北、東、中、南部不同的地理環境,來研究地理環境與物種演化的關係。

挑戰!再挑戰

第八次的「我來挑戰」是這樣一個數學題:「小明的媽媽宣布:『考試滿分第一次給獎金 10 元,以後每增加一次,獎金是前一次的二倍。」小明在上學期一共得到十次滿分,他總共得到多少獎金?」我交出答案紙後,覺得用一次一次連加的方法,次數一多,不但麻煩,而且容易出錯。如果能找出簡使的貿法,可適用於不同的獎金倍數和次數,那該多好!我把這們想法和同學討論,他們也認為這是個好主意,就去請教老師,要怎樣做才能找出這例公式?老帥說我們能進行自我的再挑戰,真是太好了。這類問題在數學上是等比級數求總和的方法,就指導我們進行下列的研究。

紅樹林的隱士—相手蟹生態習性觀察研究

從小學五年級開始,我常和家人去淡水紅樹林「賞蟹」。有一次,我在水筆仔的樹幹上發現螃蟹,真是太奇妙了!於是便和同學展開對「相手蟹」的觀察研究。首先,我們從沼澤區的「雙齒近相手蟹」開始研究,接著又陸續發現棲息在附近的「神妙擬相手蟹」、「無齒螳臂蟹」、「紅螯螳臂蟹」……;這些和「招潮蟹」、「彈塗魚」比鄰而居的「相手蟹」,實在很特別。因此,希望能讓大家認識牠們的習性,也一起來保護牠們的棲息地。我們知道「招潮蟹」是挖洞高手,至於「相手蟹」是否也勤於挖洞呢?牠們洞穴的形狀如何呢?實在令人好奇!「脫殼」和「再生」是螃蟹生長的方式,「相手蟹」是以什麼方式「脫殼」和「再生」呢?「相手蟹」是潮間帶的蟹種,牠們在水裡的習性如何?……哇!有這麼多吸引我們探究的問題,所以,便於 89 年 8 月展開觀察研究紀錄,在這一年十個月的日子裡,我們以求真的態度為牠們做生態習性觀察紀錄,並以錄影機錄下牠們的習性及特殊的行為。

瓢蟲

有一天陳同學捉了好幾隻不同花紋的小甲蟲到學校來,因為太可愛了,大家爭著要看;可是我們都不知道牠們的名字和習性,只好請教指導少年科學研習的楊老帥。老師說那是「瓢蟲」你們可似去研究牠啊!很有趣呢。於是我們組成了「瓢蟲研究隊」,開始觀察和研究可愛的小瓢蟲。

借酒澆愁愁更愁-探討果蠅求偶被拒絕與其飲酒行為之關聯性

研究指出,公果蠅(drosophila)在求偶的過程中若被母果蠅拒絕,將提升其對酒精的攝取量。此研究結果引起了我們的興趣,本實驗就是在探討被拒絕之公果蠅提升酒精攝食亮的原因。實驗結果顯示:被拒絕的公果蠅是在攝食酒精後才對酒精產生成癮,而非是在拒絕後直接提升對酒精的趨向。也就是說,被拒絕的公果蠅是在酒精在其腦內產生反應後,才產生行為變化。我們也利用基因調控技術控制果蠅分泌NPF的量,探討被母果蠅拒絕的公果蠅的特殊行為是不是受到體內NPF的量變化所致。結果顯示:NPF的缺乏除了會造成公果蠅提升酒精攝取量,還會提升求偶動機。透過實驗結果,我們可以建構一個包含被拒絕與酗酒的行為模型,希望可將研究結果應用於人類與其他模式生物。