全國中小學科展

第二名

傳統的吃角子老虎--滾彈珠的研究

星期六晚上和姊姊倆逛士林夜市,在人山人海中,忽然聽到那邊的人群裏,爆出好大一聲:「我中大獎了!」我們精神一振,心想有大獎,我也去瞧瞧!迫不急待的鑽進人叢中一看,原來是滾彈珠遊戲。看到每個檯子部有 13 個洞,而每個人在檯子中也都進了好多珠子。可是有一個人卻喪氣的說:=又是一塊泡泡糖!」喔!原來進7、8、9 個洞都只能得到泡泡糖,由珠子若進9 個洞以上,或是7個洞口下 · 獎品就越來越好。這時我也興緻勃勃的想要一顯身手,試試看。心想這還不簡單嗎?於是對姊姊說:「看我的!」趕啊趕,一盤又一盤。結果玩了四次得了四塊泡泡糖,好洩氣!也好疑問。明明大獎那麼多,為什麼我得不到呢?這個問題使我整夜想不通。和同學討論也沒有結果。最後我們決定共同去請教老師,一起探討這奇怪又有趣的問題。

菸草花藥培養單倍體的形成

生物界升值以延續種族的生命,除有性生殖外,上常見行無性生殖,單雄升殖或孤雌生殖者。組織培養乃最新的科學技術,目前已被實際應用於育種上,並解決了許多細胞遺傳及生化方面的問題,故引起作者之注意。高中生物學第十八章:開花植物的生殖的發育,提到有些職務利用根、莖、葉營養器官來繁殖,而花葯乃植物形成雄性配子之器官,是否可用組織培養的方法,使其形單雄生殖,而產生出新個體呢?是一值得探討的問題。

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。

香的製造與空氣污染

逢年過節時我們看到賣金紙香鋪店的生意很好,聞到一柱清香,身心舒暢,但是,在廟中香火茂盛的地方,會不會影響到空氣的汙染呢?於是請教老師,老師就鼓勵我們去研究製香的方法和原料對空氣的影響。

非線性振動-單擺運動方程式之數值分析與研究

在我們的這主題中,以單擺為主要研究對象,及探討其中在於我們所學之外,所無法經由更精確的運算,求出其運動方程式之解析解。但如何利用數值方法寫成計算程式,並藉以整理運用繪圖軟體,描繪其運動的模式之物理意義,便是我們此主題的重點所在,並且我們更深入於實際物理情況中,消耗力或摩擦力終將阻滯運動以迄振動不在發生。就我們而言一開始利用RK4 寫成Visual Basic 6.0 計算程式來解其運動方程得到等時距之角度及角速度,再藉由統整後使用Matlab 5.3 繪出我們想要的圖形-角度與時間,角速度與時間以及角速度與角度之相圖。所得的圖形中,也分為有或無阻尼,每項中又有不同的討論,如:在已知的任何一個初始狀態下,其擺動的情況當然也有互相之對照比較,最終得出精采且史無前例的成果:且將單擺作了完整且一般性的分析。

發現分工新角色

每當在野外進行觀察時,總會看到許多體型微小、體色黝黑,行動敏捷的針蟻\r (Ponerinae),即華夏粗針蟻(Pachycondyla chinensisEmery, 1895)。經由行為譜(ethogram)\r 的分析得知,華夏粗針蟻之有后聚落(queenright)職蟻間分工嚴謹,且具有成體搬運行\r 為(adult transport),於其覓食過程中,產生一特殊階級─運兵者(porter),專司進行成\r 體搬運,行為高度專一化並發展出特殊之儀式化行為(ritualized behavior)。於食物短缺\r 的情況下,運兵者(porter)佔外勤職蟻比例明顯提高,且被搬運者(portee)成為運兵\r 者(porter)的比例亦明顯提升。將運兵者(porter)於覓食過程中移除,覓食之職蟻數\r 量亦大幅降低。食物與蟻巢距離超過25公分,運兵者(porter)產生之機率亦隨之下降。\r 經過公式的推導,證實其成體搬運行為(adult transport)可縮短覓食中行走之距離,減\r 少總能量的散失與消耗,以利其達成最佳化覓食。

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。

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。

熱泵與熱回收的有效應用

(一)由於國際市場競爭益趨激烈,而我國能源供應完全依賴進口,為求我國經濟持續成長,開發替代能源及有效節約能源,實為當務之急。(二)在替代能源(太陽能、地熱、風能)尚未能有效取代傳統能源的今日,節約能源是贏取國際市場競爭的最佳利器,因此每一個國民皆應確立節約能源人人有責的觀念。(三)冷凍或空調過程中,龐大的冷凝熱常被廢棄於大氣之中,這些熱值得我們回收,善加利用。(四)從理論上分析,及世界各地發展的實例,熱泵系統值得在台灣推展,並且應該能作得較其它區更好。(五)在節約能源人人有責的聲浪中,著手進行本專題研究,深盼能有所收穫,以貢獻社會大眾,並滿足自己好勝、好奇之心。(六)希望專家學者及同好,能不吝加以評估指正。

捲葉高手─榕管薊馬

噹!噹!噹! 下課的鐘聲又響起,我們一群人吆暍著衝向操場,正準備打球時,忽然間,其中有一位小朋友不小心被榕樹打到頭,在撥開樹枝的同時,卻發現樹枝上長有形狀怪異的葉子,葉子上還有一點一點的小紅點,此時,平時便有「好奇寶寶」之稱的何同學提議找老師幫忙解決疑問,這才明白裡頭住著一種其貌不揚,人稱捲葉高手的小動物─榕管薊馬,而那些在榕樹葉上的紅色斑點稱為「蟲x」,是榕管薊馬蓋房子的主要工具。於是,我們仔細觀察學校裡的榕樹都有薊馬的寄生,可是對榕樹也沒有什麼傷害和影響,想一想有這麼多現成的小薊馬,正好可以拿來做為今年的自然科課外研究,這篇報告就是今年研究薊馬的記錄與發現 。