全國中小學科展

第42屆--民國91年

「晶然成功」?錯鹽[Cu(NH3)4SO4‧H2O]晶體製備方法之探討

寶石,光彩炫麗的外表深深吸引著我們。而晶體也像寶石一樣晶瑩剔透,因此引發我們的濃厚興趣。於是請教老師,是否能靠簡單的化學實驗來製造出美麗的晶體。根據老師表示,在高中化學實驗中有一種錯鹽[Cu(NH3)4SO4‧H2O] 的製備實驗,過去以來總是無法得到較理想的晶體,因此老師建議我們可以用這實驗為基礎,找出適當的方法來得到更理想的結果。 於是,我們重複課本裡的實驗步驟,按照教材中的內容,一步一步確實的操作。然而結果所得到的,卻是一沱一沱有如爛泥的糊狀物,無法稱之為晶體,而且其中還雜存著不同的藍色物質。我們發現晶體養成,似乎不是那麼容易,因此我們決定找出課本中實驗步驟的缺失,並加以修正,而且還要想出更適當的方法,來得到晶體。

平方根近似值的最新解法---二分逼近法

現在有許多求平方根的方法,有精準而麻煩的,如:《十分逼近法》、《直式開方法》。也有簡單而不準的如:《內插法》、《圖解法》。經過我們的研究討論,得到一平方根近似值的最新解法──二分逼近法。此法可以綜合以上的優點,除去以上的缺點,並將它推廣成為一個有用的方法。

顏色密碼

顏料是各種不同顏色的混合體,本身含有很多種不同的成分。他是由三原色以各種比例調和而成。透過不同顏料在水或酒精中溶解速度快慢的不同, 能夠將顏料中的組成顏色在粉筆上分開。實驗中我們也得知, 自然界中許多顏色亦是由三原色所組成。

布袋蓮吸取重金屬的研究

我們無意間在網路上看到一篇名為「布袋蓮研究」的布袋蓮相關報導,主要的內容是介紹布袋蓮的生態習性以及布袋蓮對環境所造成的影響,其中並提及布袋蓮具有清除重金屬及其他如氮、磷等毒物的特殊能力,引起我們對這方面的興趣以及好奇。但是由於在報導中並未對這方面做詳細的深入探討,我們為了要更深入了解布袋蓮與重金屬環境的關係及其作用機制,所以想要藉著這實驗來研究布袋蓮與重金屬之間的關係。

?親愛的,誰讓你長高了??(如何證明空氣中氧氣的含量)

經過多次親自實驗發現與文獻資料中利用「悶熄蠟燭」實驗證明「氧氣約占空氣的21﹪(約1/4.76)」有所出入,因為從「悶熄蠟燭」的多次實驗中顯示水位會急速上升,發現利用蠟燭使「水位上升體積」與「空氣中消耗氧氣體積」誤差頗大,更遑論「悶熄蠟燭」可支持「氧氣約占空氣21﹪(約1/4.76)」理論!所以針對:蠟燭數量多寡、火焰大小、空氣膨脹…等因素一一探討,抽絲剝繭找出「悶熄蠟燭」的誤差究竟在那兒?有鑒於「悶熄蠟燭」實驗方式是不準確,因此我們更進一步研發另一新方式,顯示出「水位上升體積=空氣中消耗氧氣體積」,證明「氧氣約占空氣的21﹪」理論。

看誰的吸管飛最遠--簡易飛機改造

飛行是門兒很奇妙的學問,它牽涉到力、氣流、飛行器的構造等因素。在這次的科展中,我們想透過紙、吸管等簡單的器具,使飛行器飛起來,看哪種飛行器飛最遠。我們先參照對照組,改良出四種類型的飛行器,再以手試飛,計算各架飛行器的平均飛行距離、觀察飛行狀態,且由各類型飛行器中挑選一飛行距離最遠的優良飛行器並互相比較。事後大家發現,由於每個人的身高不同,加上每次用力的大小、發射的角度不一,造成變因太多,所測得的飛行距離不夠客觀。所以,我們根據虎克定理,設計了一種能控制發射力量及角度的發射器。透過客觀的發射器,我們試飛了對照組飛行器、四優良飛行器,比較其平均飛行距離與飛行速率。再者,試飛時我們發現各類型飛行器的飛行狀態皆不同,所以我們又利用錄影機、電腦動畫技術來了解、模擬各飛行器的飛行狀態。

再忙!也要和你喝杯咖啡--利用自製實驗裝置探討虹吸式咖啡壺原理與應?

相信大家應該都聽過「再忙!也要和你喝杯咖啡」這一句廣告詞吧!我是因為看了那個廣告,才開始想喝咖啡的。平常在讀書的時候,我會泡一杯即溶式咖啡放在書桌旁邊,有一天我爸爸帶我去買「虹吸式咖啡壺」。當老闆在教我怎麼使用「虹吸式咖啡壺」的時候,我發現了幾個問題:到底水是怎麼跑上去的呢?又是為什麼會一下子掉下來呢?難道有我不知道的機關?\r 這一連串的問題引發我與班上兩位同學在理化老師的指導下,開始研究「虹吸式咖啡壺」原理的動機。於是我們在實驗室自製實驗裝置探討「虹吸式咖啡壺」的原理。老師也提醒我們要查一查上學期學過的理化課本,有什麼跟這個是有關係的,想一想這個原理可以應用在哪些地方,因此我們便做了下面系列的研究。\r

開管壓力計在化學上的應用研究

1.應用開管壓力計測量反應速率\r 優點:在短時間內,可重複地做,節省時間及藥品。\r 2.應用開管壓力計驗證亨利定律\r 優點:有關亨利定律方面的實驗,高工基礎化學實驗中都沒有殊為遺憾,本實驗設計可提供理論與實際的結合。\r 3.應用開管壓力計測量液體的密度\r 優點:本實驗設計,和比重計一樣,可直接讀出密度,不必再經計算。\r 4.應用開管壓力計探討壓力與分子數關係\r 優點:利用簡單設計,即能顯示實驗結果且材料取得容易。\r 5.應用開管壓力計驗證氫比空氣擴散更快\r 優點:利用廢棄的塑膠瓶,來做多孔罐,即能由壓力計兩端的壓力差看出氫比空氣擴散更快。\r 6.應用開管壓力計測量氣體擴散速率\r 優點:設計簡便,且可精確的看出氣體擴散開始和結束,因此可準確量出擴散的時間。本實驗可取代課本利用氨和氯化氫的擴散來測量擴散速率。因氨和氯化氫都有毒,且時間掌握不易往往誤差很大。

紅樹林的隱士—相手蟹生態習性觀察研究

從小學五年級開始,我常和家人去淡水紅樹林「賞蟹」。有一次,我在水筆仔的樹幹上發現螃蟹,真是太奇妙了!於是便和同學展開對「相手蟹」的觀察研究。首先,我們從沼澤區的「雙齒近相手蟹」開始研究,接著又陸續發現棲息在附近的「神妙擬相手蟹」、「無齒螳臂蟹」、「紅螯螳臂蟹」……;這些和「招潮蟹」、「彈塗魚」比鄰而居的「相手蟹」,實在很特別。因此,希望能讓大家認識牠們的習性,也一起來保護牠們的棲息地。我們知道「招潮蟹」是挖洞高手,至於「相手蟹」是否也勤於挖洞呢?牠們洞穴的形狀如何呢?實在令人好奇!「脫殼」和「再生」是螃蟹生長的方式,「相手蟹」是以什麼方式「脫殼」和「再生」呢?「相手蟹」是潮間帶的蟹種,牠們在水裡的習性如何?……哇!有這麼多吸引我們探究的問題,所以,便於 89 年 8 月展開觀察研究紀錄,在這一年十個月的日子裡,我們以求真的態度為牠們做生態習性觀察紀錄,並以錄影機錄下牠們的習性及特殊的行為。

以Hα、K-Line、UV、Soft X-ray波段太陽影像試求太陽光球層之上的徑向較差自轉

本研究以網路上Soft X-ray、UV195 A、Hα、K-Line波段太陽影像和MDI太陽影像上黑子、光斑經度位置的逐時變量,試求太陽自光球層以上各層(光球層→色球層→色球-日冕過渡區→日冕層)是否有越高層轉速越慢的現象?在求黑子、光斑位置方法上,曾利用1.傳統方法以太陽面經緯度圖套量列印的觀測圖;2.掃描太陽面經緯度圖→透明化→套疊網路提供的太陽影像,於螢幕中讀出位置;3.由PhotoShop軟體讀出黑子、光斑位置,再以(1)台北市立天文科學教育館和Peter Meadows提供的黑子位置計算程式;(2)在EXCEL軟體中套用日面座標等公式來求。結果:1.在大量觀測圖的位置量取上,用3.(2)方法較省時、省紙墨,且誤差減小。2.在徑向較差自轉的探討上,不管在哪個緯度,自光球層以上都有各層轉速不同的現象(徑向較差自轉現象),但並非越高層越慢,而是在大部分緯度處呈現 光球層高層→色球層→色球-日冕過渡區→日冕低層 (加速或同速或減速)→減速 → 加速 的快慢交替現象。