全國中小學科展

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第一名

鬼斧神工的編織手

我的研究報告主要為: 1.中型金蛛外型、行為及生活方式2.各式隱帶的介紹3.蛛網的結法4.蛛絲的觀察及實驗蜘蛛一般人給的印象是噁心的,但是蜘蛛應該有牠生存的意義吧?所謂天生我材必有用,所以在思考牠有何貢獻之前,應該對牠有深入的認識。一般來說蜘蛛捕食小昆蟲如蚊子、蒼蠅等,對人類應是益蟲,但人類侵犯了牠的生存空間之後,反而將牠視為害蟲。我找了「中型金蛛」為研究對象,觀察中型金蛛除了使我瞭解牠的生態外,更讓我學習到面對大自然的態度。

「無線」喜悅

在一次校內科學研習中,欣賞了去年學長的科展作品,其中一件做重力加速度的測量法,用二條線把鐵球和複擺連接,再用磁鐵吸住一塊軟鐵,上下把二條線壓住,關掉電磁鐵電源開關,使鐵球和複擺同時動作,因"有線"故,在操作過程中,發現諸多缺失,我們如果能無線,不知有多好,因此我們再努力研究,精益求精,並應用其原理在其他相關的測量上,於是我們便做了下面系列的研究。

幻鏡幻境

有一天,姊姊在照鏡子時,我忽然發現鏡子只能照到姊姊的臉,卻能照到我整個頭,我覺得很奇怪。 後來,看到一個立方體的圖形,一眨眼,圖形會自己移動位置,我覺得更新奇了。 我們和老師談論,老師說他有三隻眼睛,這更不可思議了,我們在老師的引導下,開始探討其中的奧秘。

光與熱—再探葉下珠上舉運動的特性

為更深入瞭解光與熱等環境因素,對葉下珠植物上舉運動的影響。運用3D列印技術提高自製顯微鏡的品質,並製作控溫箱來操控溫度變因。發現葉面上“光受器” 區域分布不均、特定波長範圍的光源和溫度升高皆可因發上舉運動。同時間照射不同波長的光對上舉程度有加成性,光與熱的刺激也會產生加成性。本研究提出光、熱和上舉運動三者之間的關係模型,運用這兩種加成性來解釋陽光照射時所產生的上舉程度,這不是單一光波長或熱能所造成的結果;並藉以探討膨壓所產生相關機械能的使用性。

一氧化碳現形劑

由於社會上一氧化碳中毒事件層出不窮,激起我們對一氧化碳的強烈好奇心,於是我們希望能找出簡易的方法來測知生活週遭可能危害健康的高濃度一氧化碳,以預防中毒悲劇的一再重演。經過多次的實驗,從失敗中我們學習到許多寶貴的經驗。我們利用矽膠吸附硫酸鈀/鉬酸銨溶液製成「一氧化碳現形劑」,在不同一氧化碳濃度中可呈現出明顯的顏色變化,將它和標準濃度顏色對照後,可推估出一氧化碳濃度。終於,我們可以讓環境中的一氧化碳濃度顯示在我們試紙的顏色變化上,讓一氧化碳不再成為生活中的隱形殺手,因為它已經現形在我們的研究成果上了!

永不妥協.

本文是籍由一套數學遊戲來找出它的必勝方法,並且依其設定的遊戲規則來找出它背後的數學原理,作為我們在本文的主要目標。 遊戲名稱:永不妥協(因為此遊戲永遠沒有和棋的結果) 玩法:兩位玩家利用兩種顏色的棋子,在三角形棋盤上下棋,只要能先在棋盤上產生一條同色棋子的連通線,且該連通線可同時連接上三角形最外的3個周界(紅色部分)者,即獲勝。 道具: 黑白棋子○,●若干 下圖的棋盤一紙。 在本文中我們利用了德國數學家E.Sperner提出的理論方法,及高一所學的歸納法、反證法… 等數學證明方法,解決潘建強、邵慰慈兩位教授留下來沒有證完的遊戲結果[1],並將此遊戲依它的特性命名為『永不妥協』。

三角形可變動的外西瓦線之共點問題

2001 年 Larry Hoehn 提出了 △ABC 的三個旁接三角形的西瓦線之共點性質,近年的相關研究都是探討邊上作正方形或矩形而構造三個旁接三角形。本研究不限於直角,創新探討角度一般化情形。考慮以 △ABC 頂點為旋轉中心,將三邊分別旋轉實數 φ 後,構造出可變動的三個旁接三角形。我們發現可變動的三條外中線交於一點、三條外高交於一點、三條外中垂線交於一點。我們先探討前述三個動點的軌跡,發現著名的 Kiepert 雙曲線,本研究為 Kiepert 雙曲線的新構造法。接續研究任選兩點所構成的直線性質,有趣的是,外高交點與外中垂線交點連線恆通過重心;外高交點與外中線交點連線恆通過九點圓圓心,我們給出共線三點的有向距離比例常數。最後,再探討三個動點共線的充要條件。

智慧型平行墊塊

在銑床加工時,必須將工件敲打至與平行墊塊貼齊後才能接續加工,但目前只能靠手感去敲打,這是很空泛的。我們在專利局檢索平行墊塊,發現並無可以清楚顯示是否有貼齊平行墊塊之裝置;我們利用金屬導電之特性,設計製作出可清楚顯示哪邊不平整的智慧型平行墊塊,經測試與實做後,其夾持時間大幅減低三倍以上,且當指示燈全亮時,工件平面度皆能控制在0.015mm內,是相當精密的夾持。 在使用智慧型平行墊塊時,可參照LED指示燈之狀態,哪個相對應邊沒亮燈就輕敲哪邊,待四個感應點之LED指示燈全亮時即可進行加工。智慧型平行墊塊將完整指示出翹起的地方,使初學者也能進行快速的夾平工件,輕鬆地達到師傅級的精密程度水準。

乾坤大挪移.

在一次數學課中,老師講解了幾種相似形的畫法,選擇了不同位置的 O 點(光源點),會有不同的畫法,引發了我們想去探討的興趣,我們想知道,除了課本上提到的幾種單一光源點的作圖方法外是否還有其他的作法?我們於是著手研究。

汗孔、氣孔知多少

有些人每天喝很多水,有些人除了三餐之外,幾乎就很少再喝水了,剛好生物課上到氣孔具有蒸散作用的功能,於是我們就聯想到,人類的汗孔亦具有蒸散水分的功能,於是我們就針對汗孔、氣孔做研究。