全國中小學科展

第42屆--民國91年

提昇鋅銅電池放電效率

鋅銅電池「細水長流」的放電方式,一直是實驗中令人詬病、疑惑的地方,也是我們最想去改善的狀況。在這個研究中,我們嘗試尋找各種可能影響鋅銅電池放電效率的變因並建立最佳的實驗控制條件,好讓鋅銅電池的放電效率得以改善。經過一連串的實驗,我們歸納出一個很重要的結論:「水溶液的導電程度,特別是跨接鹽橋的狀況是影響鋅銅電池放電效率的最重要因素」。而在研究中,包括使用「多重鹽橋」、「跨接銅片」、以及「提高鹽橋溶液濃度」等做法,都對鋅銅電池的放電電流產生了最明顯的改善效果。不過,必須一提的是:硫酸銅溶液顏色的消褪,仍然是相當緩慢的反應,有待我們繼續努力去研究!

顏色水擴散特性及蛋膜滲透

我們首先解決自然課中顏色水擴散實驗遇到的沉澱問題,在觀察顏色水於清水中的擴散現象時,由於顏色水的沉澱效應,造成擴散實驗觀察的困難,藉由調配適當量的酒精於顏色水中,可以方便解決相關問題。另外課堂中有關影響顏色水擴散快慢的因素實驗時,對於擴散快慢的比較,同學們很難有一致的看法,我們便設法對此加以釐清,並提出操作的建議。最後把影響顏色水擴散特性的結果,擴大應用在蛋膜的滲透作用上,就溫度與濃度兩因素而言,它們對滲透速度也有明顯的影響。

由三角形到三角錐

在上學期高二數學第三冊中提到球面幾何性質與圓周的幾何性質可以類比, 如圓幕定理與球幕定理、過圓或球外一點求切線段長的公式等, 之前也學過空間的圖形如四面體(三角錐)、球等; 因此我們想: 三角錐的幾何性質與三角形的幾何性質應該也可以類比才對。讀了老師提供的波利亞(G.Polya )著的《數學與猜想》(Mathematics and Plausible Reasoning )一書,裡面說道:在平面上, 至少要三條直線才能圍成有限的圖形--三角形; 而在空間中, 至少要四個平面才能圍成有限的區域--三角錐。就兩者以數目最少的簡單分界為元素所圍成這一點來說, 三角形與平面的關係同三角錐與空間的關係是一樣的。使我們更加確定自己的推論,由此展開了漫長的研究路程。

綠癌—小花蔓澤蘭

小花蔓澤蘭(Mikania micrantha H.B.K)是外來種生物,能利用匍匐、纏繞與直立生長方式,並快速覆蓋他種植物,導致其無法行光合作用而死亡。由於沒有天敵所以蔓延迅速,造成生態浩劫,故有「生態殺手」、「綠色癌症」之稱。本文藉由野外實地觀察、採集,配合文獻收集、圖鑑參考,加上植株栽種、花與種子計數紀錄及似染病葉片汁液塗抹健康葉片實驗的設計。確定這一次有 168000 顆種子,和文獻相比仍在誤差值內。健康葉子在塗抹疑似病毒葉子汁液後,有捲曲與斑點的情形出現,因此推測在葉子中含小花蔓澤蘭致病因子的實驗對象不管是葉型、花序、種子及生長海拔等特徵皆異於台灣原生種蔓澤蘭(Mikania cordata),為小花蔓澤蘭無誤。而花期從十月初到了隔年一月末,每平方公尺約。藉由此次機會瞭解小花蔓澤蘭生命週期及危害,加深我們剷除的決心,並希望有生態多樣性及生朝一日能找出它的剋星,以維持態平衡。

棋子排列的研究

若Mn×n(s)表示在n×n 的正方形棋盤中,棋子總數為s;Vn×n×n(a1,a2,a3,…..,an )表示在n×n×n 的正方體棋盤中,每層個數為a1,a2,a3,…..,an,且s=a1+a2+a3+…+an。本研究即在Mn×n(s)和Vn×n×n(a1,a2,a3,…..,an)中探討若要排成每行、列或高的棋子個數均為奇數時s 的變化情形、解答分析並找出其排列方法,最後才推廣到長方形 Mm×n(s)、長方體Vn×n×k(a1,a2,a3,…..,ak)。並以上面研究結果為根據設計遊戲。

電動抽線機

夠炫的 E 世代銀飾品為其特徵,從銀戒、手鍊、項鍊、耳環及各式吊掛在身上之銀環,無一不是金飾加工之成品。升上三年級在工廠實習課中有機會接觸到金飾加工課程,從熔銀、滾壓、抽線、焊接、銼磨、拋光到完成獨一無二的飾品,將飾品掛在身上,同學投以欣羨眼光,那份成就感實在無以言喻。因為從事金飾加工這一行業者並不多,所以大部分工作都是純手工製作,相當費力及耗時,尤其是方形銀線要抽成圓形銀線,更是吃足苦頭。於是想利用學校設備及材料設計製作出一電動抽線機,從最基本構想用電腦繪圖繪出,如何選擇動力源,如何讓滾筒能旋轉又能向前移動,到零件製作焊接組合噴漆等等,最後終於在幾位同學協力合作,及老師指導之下完成此一成品,希望此成品對金飾加工業能有所幫助。

舞台上的光與葉─研究光合作用產物及碘液呈色的改良方法

由於參加學校校內科學博物館解說,其中有一單元為『光合作用』,使我們回想到一年級的生物實驗也有相關的研究─「植物光合作用產物」,實驗並沒有成功,詢問過其他班級、老師實驗的結果後,發現也同樣不盡理想,於是就在老師的建議下展開了一連串有關的研究探討及改良實驗。為避免酒精隔水加熱的危險性,本研究小組以『電茶壺』加上『安全開關』來代替加熱裝置,使用上非常便利、安全。本研究結果發現,校園植物材料的選擇以嫩葉、少毛狀物、葉片較柔軟、角質層薄之葉片,如大理花、向日葵;日照長度以六天為主,選擇可直接照光的葉片。另外為節省藥品用量及減少環境污染,建議碘液用量濃度為 10?15%的稀碘液即可。本研究小組也建議,以密封袋裝染色後之葉片,效果良好,更可使用二次染色延長十字的定性效果,以作為長期保存之用。

指紋現形記

本作品在於觀察指紋的產生、消失,並探討性別、年齡及環境對指紋消失的影響。實驗中並利用粉末法、磁粉法、硝酸銀法及電鍍法來顯現指紋,並探討各種方法的適用性及優缺點。

熱包知多少

在本項實驗裏:1. 我們利用自製的封口攪拌器,繪出「醋酸鈉的溶解度曲線」;並且證明:決定醋酸鈉的溶解度數據,蒸發掉的水量為不可忽略之因素。2. 我們利用所得到的醋酸鈉溶解度資料,求出 「當1 克的醋酸鈉晶體析出,將伴隨著放出20.07 卡的熱量。」3. 以粒子觀點為基礎,我們設計了多項實驗以驗證:低濃度的過飽和溶液,實際上具有極高的安定性。即使搖晃溶液、溫度驟變也不致析出晶體;且有效晶種( 直接或間接提供的 )必須是醋酸鈉本身。4. 我們利用電解法精製過飽和溶液。並且發現:電解過程中,電流逐漸變小且最後幾乎等同於電解醋酸鈉飽和溶液。5. 我們匯集上述之實驗結果。在低成本的限制條件下,製作出兩種不同用途( 教學用、取暖用 )的熱包;並且,提出 自製量熱器、自製電解裝置 在理化教學上的可能助益。

利用半錐角定義導出數位多元量測系統之研究

當我們完成加工工件,或加工過程要檢驗錐度、角度、垂直度等量測時,會 發現現有之量具有很多缺點,因而造成在量測方面有很多的困擾。如下︰ (一)單一功能︰ 如︰萬能量角器,只能量角度,且僅表達度、分、秒,碰到錐度、垂直度, 用長度關係表示者,即不適合使用。 (二)操作困難︰ \r 1 三次元量測除須死記操作程式外,還要製作固定基準面之夾具。 \r 2 用塊規、圓棒量測錐度時須計算(T=Δd/L)外,圓棒置放於塊規上,容易滾 動,不易量測。 \r \r 3.用正弦桿量測錐度,除須要計算外,還需要製作固定夾具,否則易滾動。 (三)笨重不易搬動或環境不適合︰ 如︰三次元及光學投影比較儀,由於機體笨重及現場環境,如溫度、濕度、 灰塵??等,不佳情況下並不適合在工作現場使用。 (四)無明確量測數據︰ \r 如︰直角規、角度塊規,只能作比較,用目視看透光程度,至於誤差多少, 則無法用明確數據表現出來。 \r 基於以上種種缺點或困擾,激發我們對錐度、角度、垂直度等,高精度、操 作簡便之多功能量測系統研究的興趣。 \r