全國中小學科展

第一名

玻璃片中的彩虹─7.6cm×2.6cm 大尺寸單晶薄膜之製作

上自然課時,老師曾教過我們由明礬的過飽和溶液降溫得到明礬結晶的實驗,激發了我們進一步研究晶體成長的興趣。我們發現:當晶體的體積很小時(大約 2 mm 左右),外型規則、形狀很漂亮、顏色很透明、晶瑩,像鑽石一樣美麗。老師告訴我們:這時候, 〝 整塊晶體 〞 中只有單一種物質排列的方式,這種狀態稱為 〝 單晶 〞 。可是當我們繼續讓晶體逐漸長大時(大約 5mm 以上),就會有顏色不清澈(呈現白色),形狀雜亂、不規則的情形發生,就不再是單晶了。 我們希望能長出 〝 一大塊的單晶 〞 ,可是都沒有成功。所以我們想換一個方式,先研究長出 〝 一大片單晶 〞 ──〝 一大片薄薄的單晶 〞 的方法,也就是研究製作大尺寸的單晶薄膜的方法。日常生活中,我們最常接觸到的薄膜,就是肥皂泡和水上浮著的油膜,它們都會顯示出七彩的顏色和條紋,這是光干涉的現象,因此我們想利用薄膜的光干涉現象,研究如何製作大尺寸的明礬單晶薄膜。

班長的困擾─播音死角之研究

這學期我被選為班長,由於新官上任,難免有不少困擾。其中是因一每當學校廣播要班長集合時,我總是聽得不很清楚,有時便誤了大事,挨了罵。但別班班長似乎少有此情況。這究竟是何因素使然?令我百思不解!因而趁科展機會,約了同學和老師探討。不知播音系統有無「死角」?若有,則何處為死角?又將如何避免?希望藉此次研究,能找到改善其效果的方法,解決困擾。

金門地區紅樹林的研究與觀察

在生物下冊曾提到紅樹林,常生長在淡鹹海水交界的河口或沼澤區中,它能護岸防潮,改良鹽分土質,也影響著附近的生態環境。而浯江溪口就有紅樹林的生長,其中以海茄苳為主和一部分水筆仔。對這些國寶級植物,感到很大的興趣,並存著不少的疑問;但各種書籍對其常略提而過,於是我們幾個朋友便想:何不靠自己來尋找答案?更想找出暈適合它生長的環境,進一步來保濩它,避免因人為的污染,縮小了紅樹林的生存領域。

恆星系統與三體運動穩定性的模擬探討

我們在討論天體運動時,當只有個天體,就行等速度運動;兩個大體時,軌道呈圓錐曲線;但是三個天體的運動分析並不能算出解析解,而只能以數值分析來算出近似值(早期對於太陽系──簡化的三體運動問題──使用攝動理論(先考慮恆星重力,再加入行星的影響)做短期模擬(因為長期的攝動共振可以使運動軌跡完全改觀) )。 一般而言,想要進行預測星體軌道,人們只要解開相關的微分方程式就可以了。雖然如此,經由牛頓的計算,證實了想解出只有三個物體的微分方程式都是極度困難的。它的運動定律指出三體運動的模式沒有解析解 。要預側三體運動,唯一的方法就是利用攝動的理論計算近似值。但是現在藉由電腦的的輔助,我們可以用數值分析的方法去做三體運動的模擬。只要計算夠精確、模擬時間不要太長,都可以得到令人滿意的結果。既然有了良好的土具,就可以探究一些三體運動的問題了。

黑鳳蝶兩亞種分類地位與種內分化研究

在國中二年級時,我以蝶類為題參加全國科展,以後我就繼續研究蝶類,在所研究的蝶類中,黑鳳蝶在遺傳與分類上有極高研究價值,亞種間的型態有極端的差異,其中燕尾型僅分佈在日本、韓國兩地,而其他分佈區皆為無尾型(圖一),自75年8月起利用課餘時間到陽明山、台北、埔里、墾丁等處採集無尾型黑鳳蝶,有尾型黑鳳蝶則由日本友人提供,藉著累代飼育來探討亞種間型態、生態上的差異與種內的分化。

層出不窮的彩蛋有「心」「跡」—圓內接與外切多邊形及其遞延圖形性質探討

本研究從兩個對偶的定理出發:Brianchon定理「圓外切六邊形三條對角線共點」以及Pascal定理「圓內接六邊形三組對邊延長線交點共線」,以「雙心六邊形共點共線性質探討」的前置研究為基礎,探討「雙心六邊形廣義Brianchon點與Pascal線的軌跡圖形與其邊延長或頂點切線交點連線所遞延形成的圓錐曲線雙心六邊形,其共點共線的可能情形」。研究有更驚人的發現,當雙心六邊形層層遞延所形成的圓錐曲線雙心六邊形,仍保有「三條對角線與三條對邊切點連線等六線共定點(Brianchon點)」及「三組對邊延長線交點與三組對頂點切線交點等六點共定線(Pascal線)」之對偶性質。

談連環葉話水芙蓉

去年綠化校園,小水池內一片綠意盎然吸引了我們。多年前,父親和我到建國花市,早見過它的蘆山真面目,並帶回家培養,原來它就是水芙蓉啊!好奇心帶領我們踏上這趟科學之旅。

AB 飛舞 ~ 增進家庭式優酪乳製程的效率

通常家中製作優酪乳採用靜置發酵方式,無法像實驗室或工廠中自動化攪拌、搖晃,所以往往出現乳清分離的現象,既不可口又不美觀。本研究欲解決這些困擾以提升品質,並試圖找出省時省能源的最佳發酵模式。首先探討各溫度下乳酸菌發酵情形,選定45℃水浴六小時為發酵條件。再設計特殊橡皮軟管以分析上下層優酪乳,證實靜置發酵會造成乳酸菌沉澱,下層酸度較高,甚至導致變性凝集。然後根據生物磁性原理,證實乳酸菌分布會偏向N 極磁場。於是透過裝置上方N 極磁力吸引,讓乳酸菌上下均勻分布,上層及下層優酪乳的酸度顯著提高,而本氏液分析也得知總體的糖分也減少,可見乳酸菌分解乳糖產生乳酸的效率提高,且因菌種沉澱造成的乳清分離現象獲得改善。本團隊根據實驗成果研發自製家庭式優酪乳發酵機,大幅提高發酵效率且能兼顧良好品質。

全自動加油站

每當經過加油站時常可看到機車、汽車大排長龍等待加油,尤其尖峰時間常因人員不足而浪費顧客的時間,而有些顧客總是對加入油箱的油量起懷疑,而產生了不少衝突,循其其原因在於加油人員操縱易失公正,產生敝端,因此研究了此一自動加油站以代之。

有趣的蠟燭

四年級上期自然課有一單元是「悶熄蠟燭」大家都很感興趣,認真的做,在實驗中又產生了許多疑問,連老師也無法完全同答,於挺就在老師的指導下,對自己的問題進行實驗,希望解開心中的疑問。