全國中小學科展

第一名

大整數a,√a作圖法之探討

由國中數學課本第三三冊第85葉,我們學習到如何以圓規直尺作圖求得√2,√3,√5,√7,√8…等無理數之長,並進一步找出這些無理數於數理上所在之位置。(見圖ㄅ)但對於√261,√315或更大的正整數a,√a之作圖法仍需如圖ㄅ,一般來作嗎?

金屬的盔甲

我們做此科展的目的,是要設計一個可以邊電鍍、邊測量質量的儀器,我們希望這個儀 器是簡便、精確、且線路簡單,並且能推廣到教學的器材。經過我們不斷改良,終於完成了 「便利質量電鍍器」。 其中製作微量天秤和線路的配置方法,是本研究的重要部分。微量天秤的主要結構是吸 管、鱷魚夾、及線路。微量天秤的構想,是參考以前的科展作品並加以改良,可精準測量到 0.00010g,而裡面的線路,則是我們的創意(如圖一)。只要把電源供應器的正極,接上左右 任一鋼條,負極接到容器另一端,並加上一個鱷魚夾,夾上被鍍物,便是一個可邊電鍍,邊 測量質量的儀器了!如此一來,我們就能以此儀器來作我們以下的實驗。 我們實驗目的在探討電鍍時不同金屬、不同時間、電極大小及電壓,對正極金屬片所減 少質量的影響。 最後,我們推導出一個有關電鍍時正極金屬片質量變化量的實驗公式。為此,我們也要 做許多次、許多種的實驗,來驗證我們的公式是否正確,並以我們所學的理論來推論。

菇GO!背地一「站」

本實驗研究蕈菇如同植物具有「向地性」,蕈柄生長過程受到地心引力刺激會產生「背地一站」現象。我們利用柳松菇太空包以倒立方式發現蕈柄彎曲角度可超過150度,彎曲生長主要發生在距離蕈柄頂端20-30%處,因為近地側細胞生長相較遠地側大約有2倍長度的差異,和遠地側有較大的重力生長曲率,造成蕈柄得以發生背地彎曲;當完全切除蕈帽則無法表現「向地性」,我們推測蕈帽和蕈柄間的細胞似乎可以感應重力刺激,使蕈柄得以「背地一站」以利散播孢子。我們進一步自製離心器,以旋轉方式改變重力場強度,發現蕈菇子實體「向地性」表現強度產生改變,我們期待本實驗的重力向量對蕈菇發育的基礎研究可以應用於失重的外太空培植之可能價值用途。

新式光觸媒奈米磁鐵(TiO2 @ Fe3O4) 分解玫瑰紅染料之研究

本研究主要以環保氫氧自由基分解有機染料玫瑰紅,首先探討Fenton法、Photo-Fenton法對玫瑰紅的分解效果,發現於30℃、pH=3時具有優勢4。而後以Photo-Fenton法結合幾丁聚醣泡綿,使玫瑰紅消除率達95.73%,大幅提升Fe2+對玫瑰紅的分解效果。並將奈米光觸媒TiO2及奈米磁鐵TiO2@Fe3O4在各種變因下不同的實驗結果進行比較及理論推演。發現奈米磁鐵TiO2@Fe3O4於20分鐘時消除率為99.97%最佳,且於可見光下有良好活性及材料本身易回收之優點。 進一步運用分光光度儀檢測原理,以一個便宜的光敏電阻檢測裝置,結合奈米磁鐵TiO2@Fe3O4,研發出具「高效率、低成本、環保簡易、即時檢測」的一套自製光觸媒循環暨檢測系統。對於1x10-4M之玫瑰紅循環1小時後,消除率為99.95%。

地面下的殺手一蟻獅

有一次老師帶我們到學校東邊的山坡做採集工作,不久聽到同學的喊叫:「老師!這裡有許多小沙坑!」「老師!這裡也有很多!」「老師!這到底是什麼東西?」於是發問聲此起彼落。\r 老師說那些沙坑是蟻獅的家,也是一種陷阱,真是奇妙!老師從沙坑中挖出一隻蟻獅,又用髮絲綁住蟻獅頸部當作釣餌,放進另一個蟻獅沙坑內釣動,不一會兒,蟻獅鑽出坑底,露出一對大鉗似的器官,夾住釣餌的蟻獅尾部,老師一拉扯,坑底的蟻獅竟然被釣出來,真不可思議!\r 於是請教老師指導我們做蟻獅的觀察,探究其中奧秘!

十六枚金幣的奧祕

話說,約瑟國王以十二枚金幣的問題嫁出了漂亮的大女兒。如今,聰明的二女兒要出嫁,國王又出了一道難題:〔 有十六枚金幣,其中有 11 公克及 9 克金幣各一枚,其餘的金幣一律 10 克,請用等臂天平在五次之內秤出 11 克及 9 克的金幣。能夠解出此題的人,就能娶到二公主 〕 ,我們五個人對這傳說國王嫁二公主的問題感到興趣,便開始對本問題展開全面性的研究。

讓我們和「風」來「玩」

1.暑假爸爸帶我到美國旅遊,在華盛頓航空太空館看到世界第一架發機及現代的各型飛機,發現: 最先的飛機螺旋槳都是 2 葉,再進到 3 葉、 4 葉、 5 葉、 6 葉 (直昇飛機有 2 葉、 3 葉、 4 葉、 5 葉、 6 葉)。 2.依飛機的發展史來研判,螺旋槳的葉片數目不同,及葉片平面受風的角度不同,對於飛行速度(轉速)是有影響的。 3.開學後我提出此疑問和同學們討論並請教老師。 4.老師答應在勞作課由大家親自動手做做看,再設計實驗器材實際作實驗。

牛頭馬面果─五指茄的研究與觀察

有一天我們在花店看到花瓶裡插著一束奇形怪狀的金黃色果實,樣子很像長頸鹿的頭,花店老板開玩笑的說:它叫「牛頭馬面果」,而且還是從國外進口的。我們對這種奇怪的果實感到很好奇,就拿了果實去請教老師,老師告訴我們,它的中文名稱叫做五指茄,是一種茄科植物結出來的果實。為了要瞭解這種奇果生長情形,我們就在老師的指導下做了一連串的觀察和研究。

東沙島的美麗與哀愁~沙嘴移動及其地形的探討

民國82~85 年間國軍以防止海岸侵蝕為由,構築突堤及碼頭而挖除破壞\r 「會擺動的沙嘴」——「東沙沙嘴」,使原本的淤積地形於五年內被侵蝕而消\r 失。\r 影響東沙沙嘴擺動的原因,主因非文獻提及的海流,而是季風再加上波\r (沿岸流)的影響。沙嘴的侵蝕分突堤南方的單堤侵蝕:積沙向外擴散落在\r 環礁或礁湖中,和北方的雙堤侵蝕:沙子的水平移動與鉛直移動,即沙子受\r 反射波的影響,造成雙堤間海岸線凹凸不平直。\r 在政府大力提倡復育東沙珊瑚礁的同時,是否能多關照東沙沙嘴,拆除\r 突堤。而我們皆下來想要探討的,是波入射的角度、前堤和海岸的角度及前\r 堤和後堤的長度彼此的影響及關連,以便瞭解何者對海岸侵蝕的影響最大,\r 而對症下藥阻止沙嘴的侵蝕。

線上擂臺賽

有一天,老師介紹他小時候的童玩遊戲,其中有一項是這樣玩的──在木頭上釘上二根鐵釘,將鐵釘套上一條像皮筋,在橡皮筋上靠鐵釘的位置各放一截刺莧的花穗,比賽的二人各拿一塊石頭在兩端的鐵釘上摩擦,這時在橡皮筋上的刺莧花穗就會往前進,並在途中相遇,若能將對方逼退或擠落就算勝利。 同學們覺得這個遊戲很有趣,因此,下課就不停的玩,當然我也不例外,但除了好玩之外,我內心卻存有很多疑問:為什麼我有時輸,有時卻又贏呢?為什麼摩擦鐵釘,而刺莧花穗會前進呢?還有為什麼只用刺莧花穗?難道不能用其他東西代替嗎?又為什麼要用橡皮筋而不用其他的線呢?……。 於是,我去請教老師,就在老師的指導下, 做了這項探究。