全國中小學科展

第42屆--民國91年

飛在陸地上的船

本次的活動,堪稱為一個典型的「行動研究」,期望能藉由探究的活動,嫻熟科學探討的方法,並經由實作過程獲得科學知識和技能。其活動過程是在瞭解氣墊船的行進原理後,經由尋找手邊可利用的各項材料與資源,進行各項實驗活動,成功的自製一艘能行駛於陸面和水面的氣墊船。

追風小精靈-永和家燕自然觀察

家燕在北回歸線以北的陸地繁殖,在以南過冬。每年二、三月訪舊巢,七、八月離巢,是春來秋回的夏候鳥。牠的嘴短小,張開時變大像吸塵器,可以輕易捕捉空中的飛蟲;嘴、鼻孔和眼睛附近有剛毛,增強口裂、過濾空氣;翅膀細長、末梢尖,尾翼長,飛行速度快,會忽上忽下,急轉彎。巢半碗形。喜歡在河堤、公園附近的舊式建築騎樓的中間築巢。巢材以唾液、溼泥、乾草、樹枝等混合呈土丸狀。沿河堤邊的新式大樓,騎樓的牆壁有貼磁磚,沒有發現燕巢,裝潢填平的天花板,屋簷前加裝遮陽棚燕子都不築巢。抱卵大多數由母鳥擔任。孵化前 10 天會密集抱卵,孵化前五天,幾乎寸步不離。抱卵時,腹羽打開,肚皮的微血管直接接觸卵,以保持34°C 的高溫。育雛工作由公、母鳥共同輪流,每窩約 2~6 隻,一般4~5 隻。繁殖期可產2~3 窩。清晨、黃昏餵食次數最多。剛出生1-16 天每隔2-3 分鐘就餵食一次,第17-20 天,大約每隔4─5 鐘左右,出生第21 天以後,餵食就沒有那麼密集。一天中有兩餐主食,中午不餵食,其他時間都間隔30~60 分鐘以上。雛鳥大便在出生第 1-8 天,由親鳥叼離巢位;第9-13 天雛鳥會把巢內的大便叼出巢外;第14 天以後,腳有力,站得穩,會轉身屁股朝外,大便直接掉在地上。

教室精靈

每次上課時,最討厭的上課情況就是有人吵鬧,而讓老師和學生無法專心講課和聽課,而吵鬧的人更是無法原諒。希望能藉由此作品來改善上課的品質。

氣體動力模擬

氣體動力論是一種微觀理論,而波以耳、查理定律雖是巨觀的實驗,但對我們而言,終究還是一種看不到的氣體性質推理,而促使我們本次的模擬實驗藉由真實粒子撞擊所形成的現象,解說氣體定律。 一、 理想氣體的粒子模型很難取得,因為真實的粒子必有重量,也很難達到彈性碰撞,我們以B.B 彈為氣體粒子模型,以馬達轉動撞擊B.B 彈,輸入的電功率P=IV 轉為粒子的動能,就算粒子與器壁為非彈性碰撞,若其散失有一定的比例,也就是當能量平衡時,以功率觀點, p電= p粒子得到 +p散逸 ⇒p電=kop粒子得到(ko>1),我們可視為粒子Ek 不變,由 IV=ko.NEk(N:粒子數,Ek:粒子動能),所以當N 固定時,我們可由p電值來代表粒子動能的大小,當N 非固定時,可由p電/N 代表粒子動能大小。 二、 ∵分子動能 1/2 mv2= 2/3 KT ∴ IV / N 也可用來代表氣體溫度(T)。 三、 垂直放置的活塞受有重力Mg (↓),若底部有粒子撞擊而使活塞上升一段距離而平衡,可得到F撞擊力 = Mg,而壓力P= F/A =Mg/A,∴若活塞截面A 固定則活塞質量 M 可代表氣體壓力P。 四、 B.B 彈活動的空間體積V=hA 也就代表氣體容器的體積,∵活塞的截面積A 固定∴可用 h 來代表容器體積。 ∴此次探討中,氣體的P、V、N、T 各以M(活塞質量),h(活塞高度),N(粒子數),p電/N(電功率/粒子數)來代表。

捕風捉雨─由颱風位置作定量降水預估

我們從中央氣象局『颱風資料庫』中蒐集各類颱風的資料,統計近 21 年來 77 個侵襲台灣附近的颱風逐時雨量,選取臺灣人口集中的平地測站,分別是台北(P)、台中(C)、高雄(K)、花蓮(H)及山地的阿里山站(Y),用 Excel 計算五個測站的定量降水預估值,找出各地的降雨特性,更進一步的瞭解侵台颱風的定量降雨,畫出五個測站的豪雨警戒區(參考圖三 a~f 及表一到表五),作為實際氣象預報應用及防洪預警之參考,期望降低颱風災害程度,以期達到防洪勝於治洪之效。

宇宙魅影─以v e vμ v τ及相對論性量子力學探討黑暗物質之謎

由於參與天文社及閱讀相關書籍並藉由地科老師指導從高中地球科學課本下冊中學習了許多完整的天文知識,也藉此了解到了黑暗物質的問題,引起我們深入了解的慾望。並加上本身對理論物理和天文的熱誠在資料蒐集及分析的過程中,也認知了許多相關的知識,並發覺整個暗物質的問題並沒有當初所假設的架構那麼單純。所以我們再運用課本及相關期刊論文的內容將我們之前的理論重新架構,做多方面的討論,使整個理論更完整。

桃園縣中福地區鎘米污染之追蹤及土壤改善模擬實驗

本研究主要在追蹤了解桃園縣中福地區鎘米污染事件的始末,及近年整治的成效, 進而探討改善土壤的方法,並設計模擬實驗尋找改善土壤的有效方法。受限於檢測儀器, 本研究以Cu2+的檢測為模擬的對象,並採「就地生物復育法」改良土壤,利用國中電鍍實驗的方法來檢測土壤中Cu2+量。研究結果顯示, CuSO4 電鍍標準實驗的檢量線可以有 效推估溶液Cu2+量,而兩次的模擬實驗亦發現,小白菜生長數量較多的組,殘留Cu2+量較少,顯示此法可以有效改善高污染度的土壤。

絕對零度的簡易求法

利用燒杯、量筒、溫度計等簡易的實驗器材,藉由測量不同溫度下量筒內氣柱的體積,經過體積校正及線性迴歸等處理,可以求出絕對零度的攝氏溫度平均值為-277.70±6.95℃,和理論值比較,絕對誤差為 4.55℃,百分誤差為 1.7%。由實驗結果發現:起始氣柱的體積愈大、讀取數據的溫度區間不超過 10 至 80℃及使用降溫方式進行實驗,所得的數值較為準確,而且,無論使用空氣或氦氣進行實驗,所得的結果並沒有明顯的差別。

天然ㄟ尚好!-果汁太陽能電池

大自然中有各種顏色的植物,生活在陸地上的它們大都仰賴太陽光,藉由葉綠素將太陽光轉為可以利用的能量。於是我們想知道是否植物(生活在有陽光的環境中)的顏色都可以吸收光進而轉換成可利用的能量呢?如果是的話,可否將其轉換的能量變成我們可用的能源-利用植物的顏色-這種突破傳統能源形式的做法讓我們躍躍欲試。

洗牌的數學

本文主要是將生活中玩撲克牌時分兩堆的洗牌程序,抽象化為將n 張牌等份為m 堆,探討至少需要幾次「向下洗牌」才能回覆到原來次序。在處理過程中,我們先利用電腦以歸納原則觀察後,發現與整數系中的餘數有密切的關係。於是利用整數系中最基本的性質:長除法原理及多項式的因式分解著手。當我們從n 的標準分解式作分類討論時,發現以2 為質因數的n 的相關問題,如當n=22p 時(p 為質數),則將牌等分成堆數不同,要回復到原來次序的「向下洗牌」,所需的最少次數就會不一樣。而當n=23p 時,所需的最少次數則又似會都一樣。就我們目前所學,尚無能力解決這類問題。故僅考慮牌數n=ab 及 n=ab+1(a,b 為正整數)兩種情形。為方便計,我們也利用模的符號及一些簡單性質。