全國中小學科展

第51屆--民國100年

運用之妙,存乎於「心」

在三角形第三點繞半圓的研究中,我們求出三角形五心座標的相關性質及公式,其中重心的軌跡是所繞半圓縮小1/3的半圓;垂心的軌跡圖形較為多變,其圖形和固定兩點所在位置有著高度的相關性,我們並試著用不同的方法證明垂心的軌跡方程式;外心是中垂線的交點,因此不論如何移動第三點,其交點總落在固定兩點的中垂線上,所以其軌跡不是一點就是一直線,且直線出現的位置也能證明出來;內心和旁心的軌跡類似,只有在固定兩點分居於直徑兩側時,才真正是一個90°的圓弧,而其餘皆不是圓弧。研究過程中出現許多繁複的代數運算,我們也嘗試用幾何的方法加以證明,希望”心”的性質更平易近人。

電石的最佳化應用

本實驗主要在探討如何把電石製造乙炔時所產生的廢料完全再利用,因電石渣的主要成分為氫氧化鈣(Ca(OH)2),因此設想以電石渣來吸收空氣中的二氧化碳(CO2);實驗中將電石渣加水注入二氧化碳發現會產生碳酸鈣(CaCO3);更進一步將碳酸鈣應用在土壤酸鹼度的改良,實驗結果得知碳酸鈣和pH值3之酸性土壤混合的比例大約為1:5左右,可中和其酸鹼值,使土壤恢復至pH值約為7的中性土壤。另外電石多用於照明、燃料以及農業上水果催熟,我們自製一個較安全的燃燒器具並探討電石量和其產生熱量的關係。實驗得知電石的質量越大,氧化後釋出的乙炔(C2H2)也越多,同時其所產生的能量也較大;透過電石催熟木瓜實驗驗證乙炔為催熟主因,但也得知過量的乙炔不會導致速率提升。

落葉變黃金—創造永續生活

在地球環境日益惡化與氣候變異天災不斷的今天,創造環保永續的生活,無疑是全人類要努力的課題,延續「堆」出生機-落葉變黃金實驗,改良落葉堆肥的製程與了解其肥效,實驗實際運用於栽培蔬菜、花卉上了解是否能創造價值,推廣家戶利用,除解決落葉垃圾問題外,讓大家一起把地球環境變得更美好。

光知我的輕!

我們利用反光貼紙黏貼在紙槓桿上,以雷射光筆將入射光投射在反光紙,反光貼紙將入射光線反射至其上方的平面鏡上,平面鏡將入射光線反射至桌上的方眼紙,我們從方眼紙上光點的位移,就可以測量到極微細小物質的質量,甚至可測得1mg以下細微物質的質量。

摺摺稱值

本研究是探討如何利用摺紙方式,研究 等無理數值,並應用於矩形的長寬比值,推出任意多邊形的邊長比,長方體的長寬高的比及任意扇形的圓心角。

擋得住的魅力—看你往哪逃

所謂的阻隔點是指將圖上的點標記,而該標記可使其他點無法與之連線。我們將研究『在圖A中欲使其子圖B不存在所需的最少阻隔點數。』其中討論的圖A、圖B為完全圖Km、完全二分圖Kmn、圈圖Cm、路徑圖Pm 及其組合。 一、推導出『在圖Km、圖Cm、圖Pm、圖Kmn中使圖Kx、圖Cx、圖Px、圖Kxy 不存在』這十六種組合所需最少阻隔點數的一般式。二、『在圖Km*Pq中使圖Cx不存在』中發現,當x-m>2時,圖Km*Pq中的阻隔點數需逐層討論。當x-m≦2時,圖Km*Pq中最少阻隔點數的擺法為『使每層Km的點數小於x且任相鄰兩不同層Km上的點間最多存在一連通路徑』。 三、『在圖Kmn*Pq中使圖Cx不存在』中發現,欲使阻隔點總數最少,需將阻隔點放在Kmn的短邊且隨著n與x值不同,阻隔點的擺法有其規則。四、『在圖Pm*Pq中使圖Cx不存在』中,x=4時,可以分割方式得到阻隔點的擺法。在x=6時,改以固定q值討論橫線上的連通路徑方式討論阻隔點數。

發光萬色筒

研究結果:光有三原色『紅綠藍』。色料三原色『紅黃藍』。紅與綠光呈黃色、紅與藍光呈紫色‧‧‧‧‧。如果各光的混合強度不等亮度,則會形成不同色澤的色光。這些色光會衍生更多色光,彩虹顏色『紅橙黃綠藍靛紫』就是這樣形成。白光照射各種色料物品顏色不會變:紅就是紅、綠就是綠。色料只反映自己顏色,吸收其他顏色,只要沒有光線就是黑色。所有色料顏色混在一起會成黑色。透過LED燈,把光有三原色『紅綠藍』組合形成一支光色萬花筒,可照射出各種光色。

光之尺:解開金屬膨脹的秘密

使用馬赫‧曾特爾干涉儀,它可以利用光波微小波長(可見光400 ~ 700奈米,1奈米 = 1nm = 10-9 m)的特性,來進行微小的長度變化的測量。在干涉圖形中每一個環或圈數的變化都是一個光波長λ,透過觀察圈束的變化ΔN,算出真正金屬所膨脹的厚度。最後,利用熱學中的長度增加量ΔL=L0×α×Δt,得到我們要的:金屬的熱膨脹係數α。

「記憶中的好味道」—以提示訓練果蠅之記憶能力

果蠅是常見的實驗生物,且近來有許多證據指出,果蠅可記憶懲罰與附加的線索,具有一定的學習記憶能力。我們的實驗利用果蠅喜好的氣味作為誘因,透過附加的提示進行訓練,使果蠅將氣味與附加提示加以連結,產生記憶。而結果顯示,果蠅對色光有所偏好,我們選用非偏好的顏色作為提示,訓練果蠅將提示與偏好的柳橙汁氣味加以連結;除顏色外,我們亦運用漆包線通電製造磁場,以磁場作為另一種提示。而驗收結果顯示,果蠅確實可以記憶提示與柳橙汁氣味的關連性,密集訓練後,超過半數果蠅在沒有氣味誘因下仍選擇有提示的一方,表示果蠅已將該提示與喜好之氣味加以連結。結果顯示,不僅有懲罰能做為學習記憶的訓練方式,適當運用喜好之事物亦可有效促使果蠅產生學習記憶。

不是「懦」夫─古建築黏著材料之研究與探討

本研究主要針對古建築黏著材料進行研究與探討,實驗結果顯示:一、煮熟的糯米具有黏性,為主要黏著劑;而石灰、明礬、糖、砂土、稻草等材料,則具有抑制發霉、防治螞蟻、減緩龜裂、增強黏著力量、增強結構強度等功用。二、採用當季剛收成的圓糯米,加以蒸煮熟透並攪拌,黏著效果會更佳。三、古建築黏著材料尚可應用在木頭類、紙類等材質的黏合用途上;其次,以其為黏著劑的結構體室溫較現代水泥材料組低;此外,古建築黏著材料在施工時的二氧化碳排放量較少。