全國中小學科展

第42屆--民國91年

立體”錐”緝令

我們一直認為生活中到處充滿著數學的知識,在課堂上我們探討過人體的黃金比例、地圖上的座標與比例尺、校園面積的估測、大自然中的圓、市場上斤兩的換算、環島旅行的時間路程計畫...等等,在圓柱圓錐單元,珍珠奶茶的杯子被提及,引發大家熱烈的討論,因此計畫研究,希望延續課內教材,對圓錐台做進一步的探究。在整個實驗研究過程中,我們發現杯子(圓錐台狀)的側面展開圖是由同心圓過圓心截取的環狀片所組成的,且隨著截取同心圓角度的不同,杯子的斜度也會有所不同。在探索圓錐台的體積時,我們也能利用到六下課程中的【比例概念】將圓錐台的體積給推算出來,且與實測的值相去無幾,是令我們感到興奮的。當我們再深入應用在伸縮杯上時,更發現了層與層之間的交接處也是一門學問,當同心圓越大,截取的同心圓角度要愈小,所形成的伸縮杯就會越完美,同時我們也運用了一點技巧讓我們所製作的伸縮更具有藝術美觀的價值哦?

圓起?圓滅?---泡泡家族的一生

利用含有「界面活性劑」洗衣粉、沐浴乳、洗髮精、洗碗精和肥皂,調配成水溶液後可降低水的表面張力而形成泡泡。當溶液溫度改變,生成泡泡的成功次數受影響,代表表面張力的大小受溫度高低影響,溶液的濃度和外在環境的度也會影響泡泡的持久度。一般而言,濃度大、溼度大皆可延長持久秒數,但在濃度方面,我們要加以考慮過飽和溶液所造成的影響。而「非表面活性物質」NaCl、NaOH 加入溶液,會使表面張力升高而無法形成泡泡。當兩個泡泡接觸時,如果兩個泡泡的內壓力差超過其相黏膜張力所能承受的範圍時,就會因相黏膜破裂而使泡泡結合。酸鹼程度的不同,對生成泡泡的高度也有影響,大致上,接近中性的溶液泡泡高度就較高。利用自己製作的內壓測定器,觀察泡泡生成時兩端水位改變後的差異,得知泡泡的內壓力大於大氣壓力,也就是產生泡泡時要提供足夠的壓力差(過量壓力)。

油來油去,油成愁---建構油水分離槽模型

本校水溝中常出現油脂和菜渣,造成水污染。因此,我們利用油會浮在水面上的現象,並透過對槽的數目、排水管長度、排水管裝設的高度、排水管到出水口的距離、排水管的個數、油水的溫度、沙拉脫的使用、油水比例等各種可能影響油脂截留的因素進行探討,而設計了油水分離槽來截留油脂,並觀察實際運用於學校的情形。經由本實驗結果,油水分離槽確實能夠達到油脂截留的效果,而此油水分離槽模型,每秒可處理的污水約 16.6 ml/sec,有效率可達 97%以上,當應用於其它設施的污水處理時,可依需求,以此模型為依據,放大比例使用。

生命之源-水的電解研究

本研究是在探討影響〝水電解實驗〞的各項變因(一)探討不同材質作為電極的差異性,一般的金屬片(如 Fe、Cu、Zn、Ni 等)都屬活性電極,通電電解時,可能參加反應,而不銹鋼則因它的特性耐腐蝕,非常安定,導電性好等諸多優點,很適合做電極棒。(二)一般電解質水溶液的濃度越高,導電效果越好,電流量越大。0.75M 的氫氧化鈉是水電解實驗時最佳的電解液。但稀硫酸、氫氧化鈉二種電解液的濃度超過 0.75M 後,溶液的導電效果變差,電流量反轉下降。(三)一般而言,電極棒越粗越長,因接觸面積大,電流量會較大,氫氧生成量也會較多。電極間距越小,電流量越大。(四)電解液溫度越高,電流量越大,氫氧生成量也越多。在 25℃常溫下, H2/O2的比值最接近 2,最適合做為電解溶液的溫度。(五)電解質水溶液電解前後,正負極的 PH 值會改變,正極會減少,負極會增加。(六)針對傳統電解裝置的缺點,製作出改良式的電解裝置,使在操作上更方便,更精確,收集氣體也更安全。

神奇的唐山石---有機栽培介質對蔬菜生長的影響

本研究主要探討菠菜、萵苣、A 菜在壤土、泥炭土、混合唐山石之泥炭土等三種有機栽培介質中的生長情形。研究結果有四點發現(1)菠菜在三種栽培介質中,尤其是在混合唐山石的泥炭土中,生長情形最佳;(2)萵苣在三種栽培介質中,尤其是在混合唐山石的泥炭土中,生長情形最佳;(3)A 菜在三種栽培介質中,尤其是在混合唐山石的泥炭土中,生長情形最佳;(4)在有機栽培蔬菜條件,同樣的控制變因之下,三種蔬菜在混合唐山石的泥炭土中,生長情形是最好的。研究者也依這四項發現,對壤土、泥炭土、混合唐山石之泥炭土等三種有機栽培介質之孔隙度、滲水性、涵水性、酸鹼性做更深入的研究。研究結果發現,蔬菜在三種栽培介質中,以混有唐山石之泥炭土介質生長的最好,其主要的原因是唐山石具有孔隙度最大、滲水性最佳、涵水性也最好、呈中性的特性。

如何有效餵食流浪狗-機率、期望值的應用

本作品首先探討流浪狗於正m邊形中,設定一些假設條件後,以尋找已知數值之間相關性的方式,看能否找出n天後其移動的機率通式,並且證明,然後套入台東市區分割圖中,則當狗符合假設之條件時,便可輕易求出n天後某點的狗數期望值或某狗的移動到某點的機率,還有尋找不同方法(如高三上第四章矩陣)套用以化簡計算,最後推廣至很多狗很多天及複雜地圖的情形,並嘗試實際測試結果是否相符。

多一招,天長地久?稀子蕨生殖策略探討

稀子蕨﹙Manochosorum henryi Christ﹚是一種生長在台灣中海拔山區,是少數具有特殊生殖方式﹙不定芽﹚的蕨類。稀子蕨的生長環境相當潮濕且氣溫偏低,在東眼山具有相當大的族群分布。因此本實驗於 2001 年 7 月至 2002 年 6 月於東眼山深林遊樂區設置樣區進行稀子蕨兩種生殖方式的物候調查,並將孢子及生殖芽攜回實驗室培養及觀察。實驗結果顯示稀子蕨的孢子可發育為原葉體進行有性生殖,此外,它也可以在葉軸上長出生殖芽,兼行無性生殖。而無論在季節普遍性、發育成熟度和環境適應性上。不定芽繁殖都較孢子繁殖來的優勢。研究結果也得知稀子蕨對溼度相當敏感,於旱季時會有地區性滅絕之虞,但生殖芽的耐旱性似乎可化解此項危機。本研究結果除了可提供學理上之本土實證教材外,亦可作為延伸研究的基礎。

小題大作---用軟體(GSP)玩幾何

在“科學教育月刊第212期(1998.9)”裡有一道題目“一則幾何問題”,在文章的最後作者建議讀者可進一步利用動態幾何軟體 Geometer Sketchpad (GSP) 來處理、探索這有趣的幾何題目。當我們看到筆者如此的建議,便詢問老師這套軟體,並央求老師指導我們。起初我們只是認為這套軟體好玩,可以讓幾何圖形移動,讓以前只能存在心中的轉動、移動或疊合之類的幾何變換都然能真實地呈現在我們眼前。但當我們再利用GSP深入此問題時,我們竟發現了一些出乎我們預料卻蘊含規則的結果。於是我們就再請教老師,並做了此份探討與研究。 \r 我們做此份研究事先並沒有預設目標。憑著好奇心,在亂中發現、尋找規律。也多虧有此套軟體(GSP)的實際操作,讓我們的發現以致於猜測都可以得到初步的檢驗,而終究才有結論。總而言之,這份研究可說是在好奇、探索與驚呼中走過。\r

“流 形”的 趨 勢 ---- 風

我們由百科全書上看到風洞的介紹,和汽車外形不斷在改變——漸趨流線型而引起我們的興趣,便參考資料著手製作小型的汽車風洞模型,再利用此風洞模型探討不同造型的模型汽車,對風阻的影響以及模型所受水平風壓的研究。一、製作小型的汽車風洞模型原先的汽車風洞模型為抽氣裝置,但由於風扇太小,且氣流不甚穩定,後來在拆船貨中找到一個強力風扇,且找到一個0 V ~ 260V 的變壓器來控制風速的快慢,於是製成第二個吹氣裝置的汽車風洞模型。後來又為了研究水平風壓又改良製作了第三種風洞。二、測試不同造型的汽車模型在風洞中的情形1. 我們將電子天平置入風洞模型的測試段中,當風扇開始運轉時才歸零,我們測試了6 輛模型汽車,分別在車頭、車尾和側面迎風時,所受的阻力大小,阻力的測量方法,是以在風洞中所測得的重量減去原始的重量,由其重量變化的百分比,來說明風阻的大小。2. 但可能由於車子重量太重,故重量變化的百分比亦不大。三、改採小台(重量較輕)的汽車模型在風洞中來測試雖然車子的重量減輕,但也因其受風力的面積減小,所以,車子重量變化的百分比亦不大。於是著手進行用保麗龍製作模型車。四、將不同形狀的物體吊於風洞中,測試水平風壓的大小將保麗龍球、蛋的模型、正立方體盒子和自製三台漸趨流線形的保麗龍模型車以進行水平風壓的實驗。五、製作一概念車根據水平風壓的實驗數據,找出哪些形狀風壓最小,再進行製作概念車,實驗結果發現自行製作的概念車無論風速為何,風壓都能夠很穩定。

井水不犯海水?地層下陷與海水倒灌的問題探究

將實驗室現有的器材及日常生活中可回收利用的材料,自製小型水耕容器來「了解鹽化的水質對農作物生長的影響」。自製長型凹型管可「模擬抽地下水致海水入侵的情形」。以側漏圓柱型水壓比較管及模擬地層實驗槽能「了解超抽地下水及過度人為開發導致地層下陷的情形」, 設計模擬沿海地區狂風下雨、海水倒灌的模型箱能「警示人為恣意破壞環境的惡果」,自製簡易太陽能蒸餾器及逆滲透裝置以「了解海水淡化的原理」。