全國中小學科展

第一名

海水入侵地下水之模擬實驗

本研究利用簡易器材自製實驗裝置,模擬「沿海地區地下水含水層遭海水入侵」的現象,共設計九個實驗來探討海水侵入地下水的相關問題。研究顯示,過度抽取地下水會破壞液壓的平衡狀態,海水將入侵地下水層而造成地下水之污染。而且,海水與淡水之密度差愈小,大量抽取地下水後,淡、鹹水交界面上升愈多,地下水鹽化的程度也愈嚴重。此外,本研究自製之模型及實驗裝置,具有製作簡易、成本低廉、操作安全及結果容易觀察之特點,可應用於國中自然科之教學上。

6174

清華大學數研所林聰源教授在“數學導論”課程中,提出了關於四位數的一個有趣的性質:將任一四位數(數字不完全相同)的四個數字所排成的“最大數”減去“最小數,連續做下去,最後必得6174 ,例如四位數 2692 ,先 9622 一 2269 = 7353,再 7533-3357=4176,再 7641-1467 = 6174,而止於此。這種“現象”的確迷人,經予以探討其現象,幾經挫折,終得其秘。

“氧”生有道──自然課本水蘊草行光合作用的探討

上自然課第三單元─「自然界的物質循環時,老師指導我們利用水蘊草進行光合作用的實驗,從觀察中,很明顯的可以看見氣泡不斷上升的情形,此時,我的腦中也浮現出一連串的問題:別種植物可不可以利用相同方法進行實驗呢?什麼因素會影響光合作用的進行呢?植物行光合作用的重要性在那裡呢?為了進一步探討這些問題,於是,就和同學共同研究,準備去解開光合作用的秘密。

葉子捲曲的比較與研究

有一回,我們在學校的涼亭邊,發現榕樹叢中,有一些葉子捲了起來;把這些葉子打開之後,還發現裏面有蟲卵。同時,我們也發現水稻的葉子,缺水時,葉子也有捲曲的現象。這些現象勾起了我們的好奇心,於是展開了下列的實驗與觀察,希望能找出葉子捲曲的原因及對葉病理的影響。

三色移位毛毛蟲—三色移位遊戲的探討

二色移位遊戲問題曾經多次被拿來做研究(24 屆初小全國第三名~有趣的移位遊戲、34 屆高小全國第二名~毛毛蟲變蝴蝶、1996 年我國參加加拿大國際科展~走走跳跳、39屆高中全國第二名~乾坤大挪移、41 屆國中全國第二名~解開難題的奧秘等),本研究首次將二色移位遊戲推展到三色的研究,會選定這樣的主題是看到『葛老爹的推理遊戲2』,書中提到三色移位遊戲的難題所引起,而我們的數學課本中也正學到線對稱以及兩數量的變化關係等單元,我們的研究結果發現移位遊戲的最低步數解答中,對換在進行中移動和跳動具有線對稱關係,輪換的移動和跳動次數分配也具有線對稱關係。而棋子數和移動最少步數之間的關係是極為複雜的。而這個關係的發現是經歷了約九個月的時間慢慢發展的,下表是我們發展的時間流程簡表:

當佛萊明碰上法拉第一電磁無聲引擎的研究

由於磁浮技術的長足進步,使得磁浮系統即將成為陸上交通工具的明日之星,而推進磁浮列車所運用的線形驅動器,則是另一種形式的電磁動力,不同於傳統的旋轉電機,惟其作用力仍依照弗來明左手定則產生直線運動。線形驅動技術除了應用在磁浮系統外,還有沒有其他方面的應用呢?它可以用於航空器或船隻嗎?它能否取代一般的旋轉電機或者內燃機械(引擎)嗎?

禾本科植物泡狀細胞的探討

在天氣乾爽的時候,我們常常可以看到葉片會微微地彎曲。有一次,在校園中無意間發現,竹葉是向上捲,而且捲得很厲害,與其他葉片的捲曲形狀有所不同。繼而,我們又發現稻子、麥子、甘蔗、…等禾本科的葉片也是向上捲曲。為什麼這些植物的葉片會捲曲得如此厲害?為什麼是向上捲而不是往下捲?是否因為禾本科植物有其特殊的構造?這引起了我們探討的興趣。

誰是製氧小高手?

在自然課實驗中,我們用胡蘿蔔丁和雙氧水成功製造出氧氣,大家都非常興奮,也充滿好奇心,許多同學突發奇想,胡蘿蔔汁能製造出氧氣嗎?植物的根能製造氧氣嗎?蕨類植物呢?布袋蓮的氣室呢?許多的疑問不得而知,在老師的鼓勵下,我們進行一連串的實驗,從研究結果發現:只要少許的金針菇與雙氧水作用後,就能產生非常多的氧氣,在後續的實驗中也得知,金針菇不管在冷藏、冷凍或回溫後,也一樣能立即與雙氧水作用產生氧氣,使線香燃燒旺盛,這是令我們驚訝的大發現,並且金針菇在操作上也比胡蘿蔔更容易處理,今年自然老師們在學校進行製造氧氣實驗時,已將胡蘿蔔丁換成金針菇了,效果非常好呢!

綠豆與胡瓜種子萌發時子葉呼吸活性變化的比較研究

在國中生物上冊第四章「營養」裹,曾經提到豆類植物幼苗的生長,子葉的重量隨生長口數的增加而減少,幼苗的重量則隨生長日數齡增加而增加。但是在日常裹常見的其它植物的種子,有些並不如此,譬如瓜類植物的種子萌發,’它的子葉會變綠長大行光合作用來供給幼苗的生長,這一類植物的子葉,自萌發後在外表看來,它的大小,常隨生長日數的增加,而增加到相當時間之後,才開始萎黃掉落。在上冊第六章「生物桓定性的維持」裏也提到植物種子萌發時,呼吸作用最為旺盛,這兩種不同類型的種子在萌發時,它們呼吸活性的消長是不是一樣呢?因此,我想以綠豆和胡瓜為材料,來研究這兩種不同類型的子葉的呼吸活性變化。

反射投影機演示物理實驗

(一)反射投影機( ovorhead projector 簡稱 OHP)在中學是很普 及的設備,但平常使用率並不高;一方面由於使用法的書籍太少 ,主要缺乏互相研習觀摩的機會,因此常使此視聽教學媒體束之鐵櫃中,十分可惜。在國內除了彰化教育學院於四年前大力推行透明片的製作;及作者於民國六十七年出版的第一期 "中華民國物理教育期刊"發表六件配合OHP的實驗器材外,在所有的科教刊物均未見提過。鄱閱國內二十年來的科學展覽專輯,除了十七、十八、二十屆由作者發表八件有關OHP 的作品而獲獎外(均第一名),也沒有其他得獎記錄”在美日的科教期刊上,從1959 年" American Journal of Phyoics "開始發表迄今仍有四種科教期刊不斷地發表新創作,日本的"科學の實驗"則作類似的翻譯工作。在書籍方面除了 1962 年Walter Eppenstein 出版"The Overhead projector in the physics Iecture 。”一一配合OHP 的實驗器材25件外,其他書籍都著重於透明片的製作及使用法;此書在美國已絕版,幸賴同學從 Washington Univorsity Physics Librory 影印回來。(二)作者於民國六十六年初參加彰化教育學院一個透明片製作講習會後,開始對OHP 的使用發生興趣,在平常教學活動中,充份地使用 OHP,且不斷地自行研製能配合OHP 演示的教具,並且從圖書館的期刊蒐集有關資料,再從期刊上的參考文獻上蒐集更多的參考文獻,至今已有五年,有關文獻已有五年;前年參加全國科展,陳館長對科學資料的蒐集整理參加科展非常鼓勵,因此花了近兩年的時間將之整理成冊。