全國中小學科展

臺灣

利用福衛三號氣溫數據觀測北半球平流層急劇增溫現象

出於對溫度在人類的生活圈和地球各高度多樣的好奇,我們在本研究中,利用福衛三號的大氣溫度資料分析「北半球平流層急劇增溫現象(SSW)」這個特殊現象,發現:此現象明顯出現在冬末春初;高度方面,低空較不易觀察,而30公里以上高空受影響的程度較大;緯度方面,北緯40度以南的地區在SSW發生時降溫,幅度較小,而北緯40度以北升溫,幅度隨緯度增加而漸大。 同時,我們比較西元2006年~2010年的資料,試著探討海陸差異和週期性,雖然海陸沒有顯著成果,但我們發現SSW在西元2009年為近年來高峰,且有類似週期性的變化;另外,我們也近一步對南半球做延伸探討,希望得到更完整的資訊。 經由此研究,我們不但更了解SSW,也更確信福衛三號在未來極有可能成為新興的氣候變化觀測依據。

變色龍問題探討

我們探討變色龍問題,透過列舉三色樹的組合以及三色樹的組合數計算,讓我們更加了解收斂於同一種顏色的條件和方法,也利用列舉的方式找到三色變色組合的通式。此外,我們應用excel幫助進行三色、四色、五色變色組合的列舉,讓我們知道變色組合的結構大約相似,可透過各結構的相似了解n種變色組合的情況。我們也探討了變色組合在excel中的外接長方形,透過界定外接長方形的長與寬,可更容易算出變色組合的數量。最後利用變色樹規律,寫下三~五色變色組合數量計算公式,並將公式推展至n色樹。

牛仔愛上蛋--探討牛仔布染色助劑以變性蛋白質替代化學樹脂的可行性

牛仔褲製造過程,化學染料及樹脂染色助劑會對環境造成汙染,為保護環境,我們首次利用植物蛋白質(豆漿)加酸變性產生黏性的特質,來取代化學樹脂,作為牛仔布染色助劑,並自製大菁靛藍染料,加入此變性蛋白質混合後,以類似印花方式,直接固著染色於牛仔布上。實驗發現,添加5克醋與100毫升豆漿混合,可得最大量變性蛋白;且豆漿加酸變性不受溫度影響,常溫即有最大變性蛋白收穫量,方法穩定簡單。為檢驗上色後牛仔布水洗及堅牢度效果,更自製水洗機及摩擦機,實驗發現,牛仔布水洗後顏色無明顯改變;摩擦堅牢度,亦有四至五級標準(五級最佳),顯見其不易褪色的良好特性。因此以變性蛋白質取代化學樹脂作為牛仔布染色助劑之方式確實可行。

三角形的趣味勞作─探討角平分線性質

為了某一個國際型數學比賽,在搜尋以前的一些數學考古題當中,發現有一些題目與角平分線有相關的考題。在研究這些考題當中,有了一些想法及靈感可以與連動桿的相互結合。在研究的過程當中,自己親手動手設計與製作連動桿,並且,使用的材料選用以符合環保精神為主的工具製作教具,完成此項的研究。

永不妥協

本文籍由一套數學遊戲的必勝方法及其背後潛藏的數學原理,來作為研究目標。透過研究德國數學家E.Sperner 提出的方法所延伸的數學遊戲,來解決潘建強、邵慰慈兩位教授留下來沒有證完的遊戲結果[1],並將遊戲增廣至三維空間的探討且得到如下的結論: 一、平面棋盤 (1)不可換色,先下者恆勝,其最快獲勝方法,為依所下位置的三角形衍生子圖周界走。 (2)可換色,獲勝規則由棋盤的總頂點數決定,若棋盤的總頂點數為奇數,先下者獲勝;若棋盤的總頂點數為偶數,則後下者獲勝。 二、空間棋盤 (3) 不可換色,先下者恆勝,而最佳下法,則是下在大四面體本身內部的某一點,且其最快獲勝方法為,依正四面體稜邊所下位置走。 This study is mainly about an invincible method of a mathematical game and its theory from which it is derived. We want to solve the problems left by Professor Poon, K.K and Professor Shiu,W.C. and meanwhile extend it into three dimensions through the method brought up by E. Sperner[1]. On two dimensional case, the first player will win the game forever on condition that these two players can't change their chesses colors at will. And the fastest way to win will be just putting the chesses that along the baby triangle boundaries. If both players can change their chesses colors randomly, count the chesses number before starting the game. It is calculated that if the number of the total chesses is odd, the first player will win the game in normal and logical circumstances. On the contrary, if the number of total chesses is even, the latter will win. On three dimensional case, the first player will definitely win the game without allowing changing chesses colors. And the best strategy is putting chesses in the inner of the big tetrahedron; what’s more, going along the edge of the tetrahedron will be shortest way to win the game.

“輝”比尋常 ~~探討黑板顏色對光源亮度表現的影響

現行“黑”板已不是黑的,因此,我們準備數種顏色“黑”板,希望了解各色“黑”板對應光源亮度的表現,先以實驗箱測試照度及輝度,再以自然教室實測及問卷驗證。 由實驗結果顯示: 1.平均照度表現為黃、白色居高,黑、綠4白0、洋紅偏低。 2.平均輝度表現為黃、白色居高,黑、綠4白0偏低。 3.綠4白8不論在照度、輝度的表現上都相當穩定。 依結果提出建議: 1.以「綠4白8」黑板取代高照度、高輝度的電子「白」板及白色布幕。 2.配合照度、輝度表現調整學生座位距離,修改現行「國民中小學設備基準」。 3.配合照度、輝度表現,調整現行「中華民國國家照明標準」。 4.將傳統教室照明設備改為感應燈,以配合照度、輝度表現,自行調整教室光源亮度。

在空間坐標遇見皮克

將原本適用於平面的皮克定理(A=I+L/2 -1,其中A表示其格子多邊形的面積,I表示其格子多邊形之內部所有格子點個數,L表示為其格子多邊形之邊上所有格子點個數),利用代數及幾何的方式推廣至三維空間之立體多面體並求出相關通式。

神清氣爽-鼻子「蒸的」就通了

為了改善國小學童鼻塞問題,本研究首先以問卷調查194位四五年級學童鼻塞情況,再徵求30位自願者參與中藥薰蒸實驗,比較實驗前後鼻子噴氣使麵粉與衛生紙球移動的距離差異來評估鼻塞改善情形,最後請受試者回饋。 問卷中發現62.9%學童有鼻塞困擾,一星期中鼻塞發生天數為七天的人佔31.1%。一年中在冬季鼻塞最嚴重的人最多佔35.6%,完全沒有鼻涕的人只佔20.6%,最常見透明鼻涕佔44.3%。 紫蘇、白芷、薑、薄荷、艾草、辛夷六種中藥都能對鼻塞改善有所助益。辛夷、白芷的效果最佳,薄荷次之。溫度越高薰蒸鼻子效果越好。薰蒸5分鐘就能減輕鼻塞症狀,5到10分鐘成長幅度趨緩,十分鐘後差異不大,故建議薰蒸時間為10分鐘。受試者回饋有83%肯定中藥薰蒸的效果。

「阻」擋地震「尼」我都可以!

本篇主要想探討的是阻尼器與建築物的關係。首先我們製作不同彈性係數、重量的阻尼器,並模擬真實建築物並且依照比例縮小,再透過tracker程式分析最大加速度,比較各種阻尼器的抗震程度。經過多次的討論我們除了測試單一阻尼器的避震能力,我們也決定嘗試兩個阻尼器並且透過數據觀察其抗震效果是否會更好。

偏振光調控銅化合物顏色的機制與探討

入射光的偏振態、線偏振角度及波長與銅化合物產生反射橢圓偏振光有關;位置分析點1398 ~ 點1455 之間銅化合物種類多,各位置分析點的 RGB光強度比例變化、橢圓長軸角度不同、橢圓短軸偏光透光率差異性,是造成銅化合物顏色變化及色彩的移動主因。位置分析點 1455,線偏振 + 45 度入射,析光片轉 85 度,紅光與藍光光強度比例會互換,銅化合物有類似互補色的顏色變化。位置分析點 1398 ,圓偏振光入射,紅光與藍光的橢圓長軸角度差 70 度,橢圓短軸偏光透光比例值相同,析光片轉 70 度,銅化合物會出現互補色。利用光強度方程式畫出模擬曲線圖與實驗反射光強度比例分布圖比較,若曲線符合,可證明設定的 E0y,輸入的E0x 、 δx 、 δy 等參數無誤,得出相位差 δ。