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第一名

探測原子—α粒子散射的模擬實驗

天地萬物形狀各異,色彩繽紛,或輕如雲絮,或巨如天體,各式各樣。但是其基本的構造均是由原子堆砌而成的。對於這半徑只不過是 10 -8cm 大小的原子,由於我們目不能及、手不能觸,因此只好隔著一層薄紗般地去臆測、去揣度、去求證。究竟原子的結構如何?是否有什麼奧秘之處?吾人心裏實在充滿著許許多多的問號自二十世紀以來,已有許多物理學家提出了各種關於原子模型的理論與研究,我們遂選擇目前最被接受的原子模型,設計模擬實驗,希望藉此實驗來驗證吾人所學。

誰是最後贏家─「障礙賽跑」遊戲的探討

教室後面的圖書箱最近圖書媽媽又添購了一些新書,其中「阿草的葫蘆」這本書內容很豐富,但大部份我們都看不懂,畢竟我們年紀還小。裡面偶而有一些數學推理遊戲,倒是能吸引住我們,其中「障礙賽跑」充滿了「障礙」(原文摘錄「阿草的葫蘆」 P . 347 、 P 348 ) : 一個炎熱的下午,阿拓和阿霧兩人在冰店輝聊天納涼。 「該想些遊戲來玩,輸的人付錢。」阿霧提議著。 「你可有什麼新鮮的?」阿拓問道。 「我想起一種遊戲,和百合接力賽跑差不多,暫且叫做障礙賽跑吧!」阿霧一面說著一面拿出撲克牌,把 1 到 6 的 24 張牌找了出來。 「規則和接力賽跑差不多,每個人輪流拿一張牌,把拿出的牌的點數全部累加起來,誰能使加起來的點數成為 31 點誰就贏,但是超過 31點要算輸。」 「嗯,這和最多六步,最少一步的接力賽跑又有什麼不同?」阿拓問道。 「當然不同,要不然怎麼叫做障礙賽跑?只是你一時還看不到障礙罷了!要不要試一試?」阿霧說道。 阿拓接受了挑戰,但滿腹狐疑,猜不透其中的機關: 「由我開始好了,31除以 7 餘 3 ,照接力寶跑的原則,我先拿 3 。」阿拓說。 阿霧不聲不響拿了一張4,接著阿拓又照接力賽跑的原則再拿一張 3 。然後兩個人輪流又拿了兩張 4 和兩張 3 ,此時點數已經累積到 24。阿霧嘴角泛著微笑,拿掉最後的一張 4,望著阿拓。 「障礙賽跑?!我看到障礙了!原來每個數字最多只有四張,這次我輸了,再來一次!」阿拓總算在數字遊戲上首嚐敗績。 一遍一遍玩下去,越鑽研越覺得這種遊戲變化之大。有時候要搶接力賽跑中的特殊點(即累積點數為 3 、 10 、 17 、 24 、31者 ) ,有時候又要盡力避開這些特殊點。經過長時間的分析,最後才得到致勝的原則。(非常複雜)。 這項遊戲和賽跑一點關係也沒有,而是在有限的字牌中取得勝利的關鍵牌。經過一陣子的摸索後發現變化實在很多,差點沒撞牆。我們現在試著從最基本的情況探討起。

石之覓

對於自由中國之高中科學教育而言,七十三學年度實是教育史上嶄新的轉捩點。我們除了由衷感佩政府為科學教育之紮根所做的一切努力外,更有感於高中新科學課程教學之任重道遠,故針對地球科學中「岩石」單元之教學,從事鄉土資源之尋覓與探討活動,並加以研究,製作成一系列礦物岩石標本,實物幻燈片及相片等的「視、觸」教具,冀能運用於實驗教學活動中,正確導引升學主義衝擊下之學子認清生長的環境,進而去適應、喜愛、並運用環境,使課內知識與現實生活密切融合,充分發揮新科學課程之精神。

地震之探討研究

台澗本島束邊毗鄰菲律賓海板塊,每年向台灣方向推進六、七公分,台灣本島受其持續性的擠壓,較脆弱的地殼在承受不住時,就會產生逆斷層,也就形成地震,其中以台灣東部次數最頻繁。據中央氣象局統計,台灣地區去年(七十三年)每月平均發生地震八次,其中,四月份高達十九次,但都為無感地震。中央氣象局地球物理科長李向華先生說,如果每月超過八次,就有不尋常的意義(亦即將有大地震發生),但今年(七十四年)一、二月均低於八次,情況正常。其仍為大陸板槐和菲律賓海板槐摩擦所引起的正常現象。台灣位處於環太平洋地震帶上,為了讓居處於此地震帶之居民能更深切地瞭解,同時對於地震學教學研究,提供簡捷而適宜方式,我們發揮團隊精紳,共同設計製作了七件簡易地震儀器,盼能在地球科學教學領域上,提供些許微薄力量。

The Automatic ODCR Award-checking System using Machine Learning--自動發票對

此研究以設計自動化發票對獎的系統(Award-checking System,簡稱ACS)為目標。架設網路攝影機拍攝發票上的數字,經由自製的二值化演算法、雜訊處理以及字元切割方法,將數字逐一取出,擷取影像中特徵向量,經過訓練完成的「支持向量機」模組判讀影像中的數字,進而對獎。其中為了達到自動化對獎的效果,以微控制器操控機械手臂翻取發票,與電腦端使用遠端程序呼叫的通訊協定,進行系統整合。 實驗後得知於此系統上,以顏色為依據的二值化方法之正確率為Otsu(最大類間方差法)演算法的2.88倍;且自製的光學數字字符識別(Optical Digital Character Recognition, 簡稱ODCR)較一般OCR(Optical Character Recognition)程式高出約18%的正確率。

用雷射光捕捉聲音的振動及研究

(一)在學校學習聲波時,做實驗只能聽見音叉的聲音,而看不見聲音的振動波形,而且在聲波的干涉現象提到:若兩相近頰率振動會出現干涉波的振幅呈週期性的變化,這就是所謂的節拍,經老師解說:這些聲音的波形可藉示波器將其轉變為電流訊號展現其波形,還是不懂(因示波器詳細結構我們無怯深入了解)。 (二)試想若能將聲音的振動變成能可看見的光,那不是可以更讓我們容易了解聲波嗎?

水的側壓研究

國中物理第二冊第廿七頁中,介紹液體壓力時,證明液體側壓會使筒壁上的孔噴水,水噴出的遠近,可表示壓力的大小,但實際實驗時,似有矛盾,故而設計本實驗。

牽情─雙颱風運動交互作用的探討

去年九月在太平洋海面上出現了一個颱風奇觀─芙瑞達、傑魯德及郝麗三個颱風並列成一行(圖一)當時氣象局曾發佈此三個颱風可能會彼此牽制,發生所謂「藤原效應」,根據中央氣象局的解釋,藤原效應為:「當兩個颱風相互靠近時,他們將繞著相連的直線或大圓圈上的中心相互作反時鐘方向旋轉,旋轉中心的位置,由兩個颱風的相對質量及颱風環流之強度來決定座標。到底颱風在何種狀況下會相互影響?其影響除了行進路徑的改變之外,是否也影響其強度?我們決定整理過去發生的颱風加以研究。

桃蚜知多少?構造、行為及生態的探討?

在偶而的機會中,我和三位同學去學校的菜圃,發現了一些形狀微小、又可愛的小動物,生活在蔬菜上,這類小動物有的有翅,有的無翅,並且會破壞蔬菜,使我起了很大的好奇心,首先我採了這些小動物,請教生物老師,並且查百科全書,獲知它們是蚜蟲的一種,下列研究,就是我們對這種蚜蟲構造、行為及生態等一系列的探討。

淤泥裏的君子 ─ 蓮的觀察與研究

有一次,老師帶我們到台北的南海學園參觀,在蓮花池,我們看到許多盛開的蓮花,正迎風招展,搖曳生姿,人家都不禁讚不絕口。 老師說:“宋朝文人周敦頤,在 《 愛蓮說 》 裡,這麼寫著:蓮之出淤泥而不染,濯清漣而不妖;中通外直,不蔓不枝 …… 蓮,花之君子者也。因此,自古以來,蓮一直受到文人雅士的喜愛。 望著老師滔滔不絕的說著,我卻想到其他問題: “據說千年蓮子仍會萌芽繁殖,蓮子為什麼千年不壞呢?” “市場上賣的蓮藕是怎樣長成的?藕斷為什麼絲連呢?” 後來,在老師的指導下,從事這次研究,探討淤泥的君子。