全國中小學科展

第51屆--民國100年

「快還要更快!」—跑步分配速度之研究

跑步測驗觸發靈感,光線照射決定實驗設計及研發方向:一、研究並測試雷射光與光敏電阻所組成光電開關現象,了解結合電子碼錶的速度測量效果為何,包括:設計<光敏電阻感應管>、創作<光電測速計時器>,證明研究方法的可行性。二、整合雷射光、光敏電阻感應管、碼錶研發出光電測速實驗組模型,進行所設計測速靈敏度實驗,證明與歸納最適合計時工具為何。三、運用創意設計與建構雷射分段測速系統環境,包括:設計<改良光敏電阻感應管>、製作<分段電子碼錶記錄器>、安裝<雷射發射器>、整合系統研發出<雷射分段測速系統>,作為實際跑道測試運用。四、最後實際跑道測試十分成功,有效測量與分析田徑隊員100M分段速度,以提供更合適訓練課程。

乳果成真—當乳酸菌和果聚醣遇上麵包

本研究主要探討乳酸菌及果聚醣的添加對麵包品質的影響。結果顯示乳酸菌發酵麵糰產生有機酸、增加麵包體積及降低麵糰pH值致延遲發黴之功能。添加果聚醣可在不影響其香氣下,具有減少麵包掉屑、降低水活性、增加麵包保水性、組織結構變化較小及延長麵包老化之優點。另在硬度、彈性、咀嚼性及膠著性較低,黏聚性及回復性較高。經GC/MS分析後乳酸菌發酵之樣品可分析出acetic acid,市售乳酸菌分析出較多風味化合物與品評結果一致。鱸魚腸道分離之乳酸菌亦具一般乳酸菌之功能。

鐵砂的秘密

本研究的目的是想要了解臺灣地區東北角沿岸沙灘沙子的顏色和顆粒大小不同的沙子,這些沙灘的沙子中鐵砂的含量有多少?這些沙灘沙子的成份是否含有碳酸鈣?為了瞭解這個問題,我們利用磁鐵及鹽酸來進行實驗,結果證明臺灣地區東北角沿岸我們所採樣的沙灘,發現不同的沙灘所含的鐵砂和碳酸鈣含量都不一樣。還有沙灘沙子顏色、沙子顆粒大小與鐵砂含量沒有一定的關係,而且沙灘沙子顏色與碳酸鈣含量也沒有一定的關係。

嘖『摺』稱奇,振『正』有詞

本文主要是研究如何利用“邊長為1的正方形紙張,折出各種面積小於1的正方形圖形”,與如何利用紙張摺出各種的正N邊形(含尺規作圖無法作出的正七邊形、正九邊形、……),以達加深加廣學習者的幾何概念並與小學的美勞課程銜接。試圖以摺紙方法解決“古典幾何三大問題”,並已解決其中的三等分角與立方倍積問題。

含氧~活性負離子水

水含有雜質或界面活性劑,表面張力會變小;而且,水溫愈高,水的表面張力也會變低。所以,我們好奇地研究市面的各種水質、甚至可以找到各商品所行銷檢測的代表性數據,研究中我們想以不一樣的製程及獨創設計了便宜、簡便、能判斷比較水質其中的差異。我們請教專家,自組裝置,製造出高含氧的負離子活性水,以自製表面張力儀測量其與原水或其它水質的表面張力值的不同。除了比較這些水質在物理性上的差異外,我們也研究出化學性的廷得耳效應鑑定高氧水是否已達飽和含氧量;碘-澱粉褪色還原反應以鑑定自組高氧水與其它水質是否含負離子。

n柱河內塔的捷徑建構與通式的尋找

對於n柱河內塔的移動,當完成遊戲,其過程必存在「半移動」(名稱說明見P5 )狀態。我們從「半移動」狀態中,尋找出如何達成「捷徑半移動」(名稱說明見P14)的方法?此種方法為「滿格建構」(名稱說明見P12)。進一步利用「捷徑半移動」,建構出「河內塔的捷徑」。並從「滿格建構」推導出的「滿格數量關係表」,發現其關係存在著「巴斯卡三角圖形」。利用「巴斯卡三角圖形」的關係,我們推導出n柱m環的通式。成功的解決了”Explorations in 4-peg Tower of Hanoi” ( Ben Houston & Hassan Masum , 2004 )這篇論文,所談及的『百年來,河內塔4柱以上的移動是不能証明最優化』。

瓶中「迅」—探討於洗滌瓶中過氧化氫反應速率定律式的影響

一、 使用簡易的儀器-「天鵝型」的洗滌瓶,加上以針筒與針頭的進料裝置,輔以電子天秤測量排水質量,可以測量出較有效的反應速率值。讓一般高中學校的化學實驗室也能方便、減量(減少為1/50~1/10)、便宜、快速與準確的完成反應速率的實驗,並且不使用有毒性的水銀來量測氣體體積與壓力,達成綠色化學實驗室的境界,改善實驗室的安全環境。二、 本實驗量測到反應速率與濃度的關係: (一)有 R∝ [H2O2]1 、 R∝ [H2O2]1 × [Fe(NH4)2(SO4)2]1 、 R∝ [H2O2]1 × [KI]1 與各項參考文獻資料是相同的。 (二)二氧化錳加入的質量與反應速率有正向關係。 (三)碘化鉀水溶液是進行雙氧水測反應速率的較佳觸媒催化劑。

無角無邊的棋局

這是一個深入探討變形圍棋的專題,通常在圍棋的世界中最重要的是角落與邊的占取,所以有許多定石的產生,而有「金角、銀邊、草肚皮」的說法,本研究從多層棋盤的立體模式開始,一路思考改進,最後到球體模式;討論當棋盤在無邊無角時棋局會有什麼變化,研究中呈現把棋盤轉換成立體的歷程,最後的球型造型,為原來只有平面模式的棋局增加許多趣味,讓我們了解到把平面的圍棋的遊戲,轉換成球面遊戲,增加了不少難度,從單線模式到雙線模式對思考邏輯的挑戰也不斷的增加。最後的成果是一種球狀的圍棋遊戲,可由三組雙線交錯而成;傳統鍛鍊的棋力也將隨之面臨很大的挑戰。

光、輪輻與視覺之圓舞曲—疾轉下的定格影像

夜晚的公路上,汽車在路燈下行駛,我們常可見到輪胎的輪輻呈現多樣的變形影像,令人印象深刻。我們花了數年的時間,從大量觀察旋轉葉片著手,找到一個有趣而可靠的規律,然後成功地建立一個基於視覺暫留與總亮度比例調色的模型,再以這個模型去模擬計算各種不同的輪輻在各種旋轉頻率下可能出現的定格影像,終於得到一個完整地,適用各種不同輪輻的公式。藉由這個公式我們可以就任何輻條數,甚至輻條(黑)與輻條之間的間隔(白)不等弧長的輪輻作預測,預測它在任何轉速下可能被看到的已經遠不像靜止輪輻的多樣定格影像。也許日後在特定頻率的光源配合下,這些輪輻影像可以成為偵測的影像來使用,我們只要見到何種預知的影像,便馬上可以知道它的轉速。

「K」金矩形

從『黃金矩形』的邊長比值中,發現了一個很特別的現象,就是一對具有小數點後的每一個對應的數字都一模一樣的無理數;又從對此數字的研究中,聯想到這樣的一對數是否與某種特殊矩形的邊長比有關。我們將這類特殊矩形命名為『K金矩形』,而『K金矩形』的邊長比具有很多特殊的性質,將它們表示成『繁分數』或『無窮根式』,都具有很美的型式;另外就像『黃金矩形』對應於『費氏數列』,『K金矩形』的邊長比也可以找到一個類似『費氏數列』的數列來與之對應。