全國中小學科展

第一名

太陽也會自轉嗎?

上次到視聽中心看了一部教學影片,內容有關地球自轉。我們突然靈機一動,想到地球會自轉,月球也會自轉,那太陽也會自轉嗎?剛好爸爸買了一臺天文望遠鏡,我們就借此機會運用天文望遠鏡來觀測太陽。我們到圖書館查資料得知太陽上有黑子。可是太陽看起來很亮,怎麼會有黑子呢?更引起我們觀測太陽的動機。

圓圓轉轉轉

我利用動圓和定圓來探討轉動所行經面積估算與指標角度的變化。採用圓形板,以相同半徑的動圓去轉動一個或多個定圓,從動圓行經的軌跡估算面積;接著將定圓排成直線形、三角形數、正方形數,利用動圓轉動上述圖形,估算動圓的指標角在轉動後的角度改變。結果發現,在面積的估算上,圖形雖複雜,但經過操作整理後,可以得到精確的估算值,並發現規律性。在估算指標角,以同樣大小的動圓去轉直線狀、三角形數、正方形數的定圓,指標角度有一定的變化,當定圓數量增加時,有規律性。動圓和定圓的半徑成比率時(如 1:2、1:3、…),指標角也具有規律性。我使用的道具雖簡單,卻可以導出有趣又有規律的推論。本研究仍有許多工作,可留待以後再來進行。

智慧型居家管理系統

本專題係規劃製作一套智慧型居家管理系統,該系統包含下列六大功能:一、家電控制系統二、家庭電力控制系統三、防盜系統四、災害監控系統五、生活小秘書六、自我測試以Visual Basic 為介面,將個人電腦當作為整個智慧型系統的核心接著再透過8255 卡來擷取外部硬體設備的資料並做轉換,將其轉換的資料送至個人電腦,由個人電腦來做資料的比對及處理。電腦抓取8255 卡的訊號所做的處理,例如:家電控制系統、家庭電力控制系統、防盜系統、火災監控系統、生活小秘書、自我測試等等,再分別送至各子系統做完善的處理,展現各種功能。智慧型居家管理系統之特色如下:一、PC 為主要控制 二、即時間控 三、系統完善 四、系統全自動 五、操作方便 六、電路間單

圖形中的數獨

本文一開始以直線數奇偶性來探討「在平面上給定n條直線,任三條線不共點,任兩條線不平行,讓沿著任何一條直線上的n-1個交點,都剛好出現1,2,3,....,n-1 各一次」,求解的存在性。研究結果顯示直線數是偶數時有解,而直線數是奇數時無解。接著用圖論中「點著色」及「邊著色」的觀點來思考同一問題,突顯出該問題背後的數學結構。最後進一步探討「將直線替換成圓」,「有m條直線平行,任三條不共點」以及「有p條直線共點,任兩條不平行」的情況。其中最後一部分「有p條直線共點,任兩條不平行」的情況,從超圖(Hypergraph)和關聯矩陣(Incident Matrix)的觀點,得到一些有趣的結論。

可可鹼遺傳毒性之探討

近年來,隨著癌症人口的激增,及一些食物中天然存在或加工過程中衍生出的致突變物質之陸續發現,人們開始注意到含黃樟素, Pyrrolizidine 生物鹼, alkaloid 生物鹼等食物的致癌性和致突變性。而可可鹼( theo bromine, 3 , 7 -dimethylxanthine ),咖啡因( caffeine ),茶葉素( theophylline ),為 alkaloid 生物鹼的三種主要化合物。只要是嗜好可樂或巧克力甜食的人,就免不了和可可鹼有長時間且高頻率的接觸,這不禁令人對可可鹼是否造成遺傳物質的傷害,感到好奇。

弦歌不輟—用圓駐波振盪模式探討彈性模數

行為動機:鐘鳴繚繞,弦歌不輟,探究其奧秘,發現是金屬圈形成圓駐波,不停交織而成。初試啼聲:彈性鋼弦半徑愈小的弦,剛性愈大;共振頻率愈高,波速也就隨之增大。進階認知:彈性線材依其長短、斷面形狀、材質及負荷之分佈,而有不同彈性模數。不能自拔:不同振盪模式,對彈性線材也有不同的彈性行為,進而了解金屬的機械性質。爐火純青:從實驗設計,數據分析及統計,測得環狀鋼弦用圓駐波振盪模式的彈性模數。

生活更便捷,就讓聲活動起來

”生活更便捷,就讓聲活動起來”是讓生活變的更簡單、更安全的專題製作研究,在組員討論下,我們選擇運用聲音控制家中的電器用品,可以使用平常的生活用語,來開啟或關閉常常用到的特定電燈、冷氣、電扇、…,天氣熱時所需要開的電風扇和冷氣也可以運用的到,也可以利用語音,便完成澆水、撥放音樂功能。當要睡覺了,我們只需要說”睡覺囉”電腦就會將家中所有的電燈關閉,並開啟夜間所使用的小夜電燈。在現今的社會家庭闖空門,變成常有的事情,因此我們利用電鈴的訊號,以防止家中無人時,若有人按門鈴就會轉接到主人手機,與來訪的人進行交談,使訪客以為主人在家中;另外一方面,若是主人在家中,離對講機很遠或正忙中,這時就可以使用免持聽筒的方式,直接與來訪的訪客進行對話和語音開門,就不必跑到對講機前面與訪客對話了。專題中,我們也運用手機,控制家中電器用品,只需要發一則簡訊,即可和「語音辨識系統」有同樣的功能了。另外撥打電話可免持聽筒,免按電話的數字鍵;接聽電話時,將會語音告知是誰的電話,並可免持聽筒,直接與來電者交談,讓生活更便捷,聲活動起來。

磁場中的離子轉速─探討硫酸銅水溶液濃度與離子遷移速度關係

帶電的離子受到垂直方向的磁場與電場作用,會因為受到洛倫茲力而產生有趣的轉動現象,由於電解槽中電解質不同濃度,會產生不同的離子遷移速度。經由所測量的時間與圓周運動的距離,可計算電解質的實際遷移速度,我們可利用簡易的裝置設備,推論出當電解質濃度越大,解離後正、負離子的吸引牽制作用也越強,使得離子在固定電場下的遷移速度減小了,莫耳導電率也減小。

洗乾坤污穢:好聽水看山─\n談「空氣污染的檢驗與防治」

每天上下學,常望著「滿街生煙」的馬路興嘆,又看到行道樹生長在煙塵之中,不禁引發了我們的疑惑:空氣污染對植物的影響究竟有多大?因此我們設計了空氣污染對植物影響的實驗,又從實驗中發起了我們對整個空氣污染的問題之興趣,因而我們又設計了此一連串的實驗。 另外,在寒假期間,我們到環保局進行檢驗空氣及污染物的防止消除實驗,得而完成全部實驗。

台灣稀有水生植物蓴菜周年生長調查及成分分析研究

本研究針對臺灣稀有水生植物「蓴菜」之周年生長狀況進行觀察,並分析其主要成分暨化合物。由本研究結果得知:一、位於宜蘭縣崙埤湖內之稀有浮葉型水生植物蓴菜的生長周期為:以沈水葉型態休眠(1~2 月);地下走莖與幼葉生長期(3~4 月);開花期(5 月);快速生長期(6 月);花萎凋(7 月);結種籽、盾葉成熟不再長新葉(8 月);由葉片、葉柄、莖漸次凋萎,開始進入休眠(9~10 月);以沈水葉型態休眠(11~12 月)。二、由蓴菜之葉片分離出十種成分,分別為:BS-2(Kaempferol-7-O-Glucosids)、BS-3 (Quercetin-7-O-glucosids)、BS-4(5,8,4’-Trihydroxyflavone-7-O-glucosids)、BS-5 (3,5,8,3’4’-Pentahydroxy flavone)、BS-6(Vitamin E: d-Tocopherol)、BS-7 (Glyceride)、BS-8 (1-0-(4-hydroxy bengoyl)-β-glucose)、BS-9(Quercetin)、BS-10(Kaempferol)、BS-11 Luteolin-8-c-β-glucospyranoside。其中經測試 BS-8 對神經膠腫瘤細胞株有 18.42%之抑癌效果,另外,BS-2、BS-3、BS-5、BS-10、BS-11 等成分,呈現良好之抑制黑色素美白作用。