全國中小學科展

第57屆--民國106年

毛髮溼度計之探討

利用人類頭髮為實驗對象,測量毛髮對於不同溼度時的性質。其中包含長度與彈性係數的變化。找出其中關係後,再利用這些數據,設法找出毛髮溼度計的運作原理,和增加準確度的可能方法。

葉落知多少─葉子掉落樣態之分析與探討

本研究在探討影響葉子掉落樣態的因素,以不同條件的紙片模擬自然界的各種葉子,並以不同的擺放方式模擬葉子掉落瞬間可能的角度,將每次實驗過程錄影後,格放錄影畫面進行分析與量測。研究結果發現紙片的長寬比、質量以及擺放方式都會影響紙片掉落的樣態,並能從本研究的結果,推論至真實葉子掉落樣態的預測。

上帝寶劍—探討鐵屑效應與電漿蝕刻的現象

我們利用鐵屑效應自製檢波器,發現連續性脈衝訊號檢波器(打火槍、電漿球發射器及零電壓諧振軟開關)比非連續性脈衝訊號檢波器(壓電素子)激活率高,在檢波器中以不同直徑大小的鋁球填充時,激活率的表現為:大鋁球>中鋁球>小鋁球,而鋁粉無法激活,當小鋁球的重量達5公克時較易激活,而大鋁球、中鋁球則不受影響,但電弧數量多寡對檢波器的激活率無顯著影響。發射器的感應距離,以第四代(ZVS)的效果最佳,可達99公分。以此裝置進行電漿蝕刻,我們可以看出銅蝕刻洞較淺,但顏色較深,而鋁蝕刻洞較深,且顏色較深,鐵蝕刻洞不僅較淺,而顏色也較不明顯,當電漿蝕刻的時間越久或次數越多,會使蝕刻痕越深;放置24小時候,蝕刻顏色會變深。

拎著資訊悠游~妙解「午仔」放流!

針對四絲馬鮁(午仔魚)2在這十餘年來,均居魚苗放流之首位,激起了研究動機,乃經由文獻、現場及電話訪談、統計分析進行探討,發現:午仔魚價格非常穩定,15年均價117±14元/公斤;由「市場價格與漁獲量 (R2=0.0266)」及「市場價格與消費者物價指數(R2=0.1744)」確定捕獲量及消費者物價指數不會影響市場價格。品質佳的大型魚價格遠比漁市場的交易價格高,值得養殖業者努力競逐。漁業署依據市場及相關漁業資訊決定每年放流的種類與數量,午仔魚苗的放流量與捕獲量呈現正相關(R2=0.855) ,顯示其放流已有顯著成效。然而,目前之捕獲量與市場需求接近平衡,加上人工養殖午仔魚之面積增加。因此目前的放流量合宜,不宜大幅增減;本研究非常肯定這十幾年放流午仔魚苗的政策。

正多角柱內皂膜的形狀與對稱性破缺

本研究旨在探討正多角柱內所產生之肥皂泡膜形狀,以及改變正多角柱長高比時所發生的對稱破缺的現象。在我們的初步研究中已經發現,正五角柱內的肥皂泡膜確實存在對稱破缺的現象,因此我們希望進一步確認並理解此中奧秘。我們的研究將以實際的實驗觀測做基礎,然後在理論上以最小曲面的近似解來分析。為了將實驗以及理論結合,我們並透過免費的數學軟體GeoGebra來進行數值模擬計算以及圖形展示。

細看草漯沙丘

草漯沙丘是桃園市海邊景點的一大特色。本研究經由野外考察與實驗室實驗,觀察沙紋形狀與沙粒運動過程,鑑別草漯沙子的礦物成分;並利用過篩的方法,分析沙丘表層沙粒粒徑分布情況,藉此了解沙粒粒徑、沙紋波長與沙丘坡度的相互關係。 發現草漯沙丘沙粒富含石英、鐵礦、黑雲母與貝殼砂等礦物,沙粒粒徑以( 0.12 ~ 0.16 mm )為主,( 0.16 ~ 0.25 mm )次之。沙粒以跳躍、滾動推移與懸浮方式運動,沙紋的走向與風向垂直,風速過大或沙粒粒徑太小時,無法形成沙紋。沙紋的形狀則受風向、沙粒組成、坡度變化等地形地貌影響。當坡度平緩時,沙紋的波長與沙粒粒徑呈現正相關;當坡度過陡大於10度時,沙紋的波長與沙粒粒徑轉為呈現負相關。

浮光掠「螢」---探討螢光物質的發光特性

為了探討螢光物品的發光特性,我們自製簡易的螢光拍攝裝置來拍攝光譜影像,並分析光譜特性。把貼有光柵的手機鏡頭對著被雷射光照射的螢光物品,就可以拍攝到螢光物品所發散出來的螢光光譜。從光譜照片中測量出的螢光中心與螢光範圍的相對距離,分析歸納後發現,不同雷射光源、不同螢光物質的顏色、材質、濃度都會影響光譜的亮度和色光的分布情形。我們將不同比例的紅色與綠色螢光混合液體的光譜,用Excel軟體畫出相對波長與強度關係的波形圖,可以看出混合液體中的顏色比例,也驗證了橘色與黃色是由三原色中的紅色與綠色組合而成的特性。

「光」見果汁,真假立見~果汁吸光度與化學成分關係之探討

本研究的目的是要透過天然果汁和食用化學果汁之透射強度及光譜吸光度圖的實驗結果,建置一個小型數據資料庫,讓大眾能透過自製簡易光譜儀,檢測對照蘋果汁和檸檬汁是否含有化學成分。根據實測結果發現,天然果汁濃度愈高,吸光度亦愈高;而天然果汁內加入的化學成分比例愈高,則吸光度反而愈低;且可明顯看出,完全無天然果汁的化學果汁,其吸光度呈現出一條沒有波峰且吸光度僅維持在0.4以下的近似水平線。

土壤液化發生的地層共振條件相關研究

地震可能造成土壤液化,本實驗是利用自製的震動台來模擬地震,壓克力盒內裝彈珠,BB彈和沙來模擬地層,試著改變其震動頻率,來找出最容易發生土壤液化的共振頻率條件。 我們分別做了S波和P波的震動台,震盪模擬地層及地下水層的實驗盒,並建立研究模型利用水沙比(Rws)、液化時間(TL)定義出土壤液化潛勢指數IL,作為土壤液化的指標並用來說明土壤液化與地震頻率的關係,我們發現震動頻率的確跟土壤液化有很大的關聯,當頻率在某個頻寬時很容易液化,過後即變不容易液化,而S波對土壤液化的發生影響明顯的比P波還來的大,最後我們藉由在地層中埋入隔板試圖改變地層的共振條件並獲得良好的成果,以期未來在土壤液化防治上有更進一步的成果。

金持銀膜戴氯帽-探討氯鋁化酞菁分子在銀薄膜、銀單晶及金單晶上的變化

本實驗以角解析光電子能譜觀察氯鋁化酞菁分子[1]蒸鍍於銀薄膜[2]、銀單晶及金單晶上其氯原子以向上或向下形式排列的變化,再以真空能階[3]進行比較。銀單晶與金單晶同為塊材,卻是不同金屬;銀薄膜與銀單晶為相同金屬,卻有薄膜與塊材的差異,故將實驗分成主要兩個部分進行比較,一是銀薄膜與銀單晶的比較,二則為銀單晶及金單晶的比較。 第一部分中由於銀單晶較為光滑、銀薄膜較為粗糙,故蒸鍍於銀薄膜時,較為穩定不易受光照影響;而第二部分的比較中,蒸鍍於銀單晶時,不論是以慢速率蒸鍍或是快速率蒸鍍皆易受光照影響氯原子的排列。雖然蒸鍍於銀單晶及金單晶上都會受光照影響,但因為不同物質的功函數不相同,所以造成蒸鍍於金單晶較銀單晶穩定。