全國中小學科展

第二名

從加到乘看魔方再變

去年以九方格加法的研究,作品參加全國科展比賽,蒙評審的嘉許鼓勵,我們除了高興所付出的辛苦,獲得了肯定,也更堅定我們由興趣投入研究的信念。現在把加法研究的部分結論摘錄如下: (一)凡具有特定規則排列的整數,就可用來填入九方格,使每直、橫、斜的和相等。 (二)排九方格有八種型式,是按左旋(右旋),互換的規律。 (三)每直、橫、斜的和是中數的 3 倍,與中數所成之線去掉中數之和,必為中數的 2 倍。 一年來我們持續著加法研究的結論,不斷的研究、探討,進一步的發現,九方格既然可以用加的,使直、橫、斜的和相同,那麼是否也有乘法的關係,能使各直、橫、斜的積相同呢?減法及除法是否也能應用於九方格遊戲中呢?這些有趣的問題,都是我們很想去瞭解的。

消長

課堂上曾碰到右題:已知,問圓 O 上那一點與 AB 所連成之三角形面積最大?當我們求出此點為 之中垂線與圓 O 中優弧的交點 M 時,老師隨即提出另一問題:此時三角形的周長是否也最長?由此引發探究的興趣。

片片磁磚,面面學

上個學期,我們學校正在興建新教室,下課時候我和幾位好奇的同學總是跑去參觀泥水匠抹牆壁貼磁磚,看他們靈巧的手藝,不一會功夫就舖出一大塊美麗天地,真叫人佩服!有時我們也撿拾一些丟棄不用的各式各樣小磁磚回來拼拼排排玩圖案,有趣極了!我們不但可以把不同的磁磚鋪滿整整一大塊不留空隙,也可以拼出好幾種多邊形的圖案來,過了一段時間,我們學到角度問顯,就將它應用到多邊形上,嘗試找出不同的多邊形的角度變化情形,只是我們能力實在有限,無法明自其中奧妙,於是大家就去請教老師,老師也認為這個題材有趣又值得探討,就這樣開始了這趟「磁磚數學」之旅。

落花生一定在地才會結莢嗎?

二年級時,我們曾做過種豆的實驗,觀察,認識了一些常見的豆子生長情形和不同的特徵,尤其是看到這些豆類植物在地上開花結莢的經過情形,但我們發現落花生在地上開花後,看不見豆莢,卻在土里長成豆子,真有趣又神秘。我們想;落花生為舍麼不和其他豆類一樣開花後就在地上結莢?如果能這樣採收起來不是頂方便嗎?他為什麼在土裡長豆子?怎樣長豆子?豆子又漲在土裡的什麼地方呢?根嗎?不是!或是……這些疑問實在有趣又值得探討,不是嗎?於是我們在老師的指導下,展開了這次的研習活動

自求多浮~浮屋多重機能性的研究

2018年2月6日花蓮地區發生規模6.0強震,造成米崙斷層附近有4棟大樓倒塌事件,加之臺灣西南沿海養殖業超抽地下水造成地層下陷,使居民受水患之苦更甚! 我們體認地上建物受強震災害的地層不可逆,決定承續去年浮屋的研究,由下載的振動APP軟體Vibrometer及Mobizen Screen Recorder螢幕畫面錄影程式,記錄比較加速度值的變化,證實浮屋在第三代打浪造波器衝擊下、臺灣近海的實測下,運用船艙理論研發的機能性,均使浮屋的穩定性更高。 加之,超音波感測避障可提高浮屋遇風災進避風塘之安全性;光生電、風生電、海生水廢鋁發電之浮屋自力發電能源型態的研究,再畫下一筆浮屋可宜人居的可行性研究。

亂點鴛鴦譜─“三角直線牽”公式的推理和研究

下課時,同學們最喜歡玩連直線搶三角形的遊戲了,開始是由小朋友們在白紙上面,隨意的用筆點上幾點,再以長尺每兩點連成一直線,三點則連成一個三角形,看誰連的直線及三角形的數量最多;誰就贏!(但必須遵守遊戲規則,直線和三角形不得交叉或重覆計算。)

東岸滾石合唱團─鹽寮段海岸地形素描

本研究使用 8 個月的時間,以田野調查法,勘查了學校礫石堆、鹽寮海灘、新城海灘、鹽寮船澳海灘。在新城海灘,我們發現湍急的立霧溪河水夾帶著大量的泥沙,使海水非常混濁,沿岸激流和沖流、回流都非常強烈。河岸可以清楚的看到淘選不佳的沖積層。在鹽寮海灘,我們看到菲律賓板塊漂移衝擊造成的地形---傾斜約 900的砂頁岩互層和海浪侵蝕交互作用而造成的「木乃伊」地形、傾瀉岩塊造成沉積岩走向改變的構造、波蝕台上的潮溝、壺穴、泥炭、結核等。在鹽寮船澳發現突堤效應造成自然海岸地形巨大的改變。而突堤北岸沖流回流強弱又直接影響船澳北側南段北段沙灘構成,例如南沙北礫、灘台南低北高、後濱南寬北窄等等。我們也利用四分法採海砂標本,再用篩網分析沙子的大小,並根據哈巴科夫磨圓度,分析海灘礫石的磨圓度,嘗試了解比較不同海岸堆積物的差異。

我拆!我拆!我拆拆拆!-拆除最少邊數以阻擋正多邊形的研究

阻擋正多邊形曾在第 44 屆全國科展高小組數學科第二名-阻擋正多邊形出現,其主題是「正方形棋盤儘可能打最少『×』,使其找不到四個空格,以空格當頂點,可連成一個正方形」,本研究改變其規則-討論正方形棋盤儘可能刪除最少的邊,使棋盤中找不到四個邊組成一個正方形。選定這個主題,因為我們數學課本,剛好也學到垂直平行與四邊形及怎樣解題(觀察、察覺數列的規律性)。我們從阻擋正方形研究起,推展正三角形及正六邊形,加上變換棋盤形狀,最後再到阻擋長方形,透過實際操作、表列觀察,從過程中找到阻擋正多邊形的共通策略-兩個方格共用一個「×」及方格放大後呈現回字型一層層增加固定的「×」數,而且特定圖形會像數列排列一樣的有規律性。

白蟻非蟻─黑翅土白蟻生態行為觀察與防治

本研究探討黑翅土白蟻的生態行為與防治方法。我們觀察校園內白蟻棲地,歸納白蟻喜歡在廢棄木材的區域用紅土築巢,為了進一步研究土白蟻的生態行為,我們設置其適合生存的人工環境,並設計了明暗、濕度、溫度、木材喜好、音頻、氣味趨避等實驗。發現土白蟻適宜的生存環境為陰暗且具適當溼度;土白蟻最適合活動的溫度介於20-25度之間;而且牠們可以聽到的音頻範圍可能和人類接近,以10000Hz的音頻驅離效果最好;土白蟻喜歡檸檬桉和台灣欒樹的樹枝且對氣味極為敏感,以薄荷葉的驅散效果最為明顯,左手香氣味刺鼻,但白蟻並不排斥,且出現啃食左手香情形,但是隔天就會死亡,推測左手香對黑翅土白蟻來說是種慢性毒,可能可以製作成天然消滅白蟻聚落的藥劑。

酷筆

同學間流行使用Pilot 可擦拭魔擦筆,經研究後發現魔擦筆墨水含有感溫粉,會因摩擦\r 生熱而溫度升高至59℃以上時導致墨水顏色消失,在0℃以下時會恢復顏色。而放進冰箱\r 冷凍區就可以恢復筆跡。\r 實驗中,我們用安全又易取得的膠水,加上黃色水彩及紅、藍色感溫粉調和成使用的\r 墨水,最佳比例為黃色膠水:紅色感溫粉:藍色感溫粉=3:1:1。且由筆跡顏色變成黃色\r 可知熱湯可能燙手或燙嘴(44℃以上);當顏色呈現咖啡色,表示容器內的溶液還未退冰(19\r ℃以下),最好等到轉變為墨綠色(20℃以上)時再健康飲用。我們可以利用安全、經濟的\r 冷熱兩用之「酷筆」,畫在不同材質的容器上,以達到提示熱燙、退冰的效果是值得推廣。