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第43屆--民國92年

探討手擲飛機的失速原因

\r 我們想起前些年華航空難,根據華航局華航空難飛機失事前的飛航資料紀錄器資料,證實飛機在跑道頭6浬外進場時高度即偏高約1000呎以上,而後持續偏高,至跑道頭約半浬處即決定重飛,飛機外型為起落架收上,襟翼收至20度,完成重飛手續,其後數秒,座艙聽見超速警告,十餘秒後,飛機仰角逐漸上揚至失速(Stall),旋即墜毀。 \r \r 當我們從設計、切割、磨木、組裝、黏合……一直到試飛,在這途中經歷了許多心血,可是你正當看著你辛苦做出的手擲機乘風而翔時,你心中頓時有股成就感渾然而出;就在這時你的手擲機機頭突然抬頭上仰失速墜落,你一定會很灰心吧!我們可發現華航空難似乎和我們的手擲機以相同的命運﹕機頭急速仰起就墜機了。可是失速的原因是什麼呢?飛機仰角在幾度以後會失速呢? \r

單晶片應用於外徑量測之另類思考設計與研究

量測是決定產品品質良否之重要因素,由於它不斷的進步,促使今日之產品更為精密、可靠。尤其現代工業係採大量生產的型態下,選用快速、簡便、低成本的量具是必然的趨勢。本研究係採用數學理論計算出外徑和 V 型座之關係,再結合物理槓桿原理,得到適合之縮放比,使量測範圍得以擴大,最後由電子式量錶顯示值傳輸至單晶片計算器,計算處理為實際量測尺寸。由於設計考慮簡單化、合理化,雖然在加工、檢測、組裝碰到許多困難,但皆能克服解決,除了一些在學校受限設備無法做到的,如 V 型座兩面銅銲碳化鎢片並研磨,以增加接觸點硬度,降低磨耗等。但是設計上已針對目前普遍採用之量具缺點改進,如旋轉心軸螺桿速度慢,支承定位不準確,造成累積誤差等,尤其本作品要發展為自動化量測之可行性高,值得繼續深入探討。

給我一杯家鄉的水

本研究主要是觀察家鄉的河川-光華坑溪的生態,利用活動中的實地勘查、取樣與溪水的檢測,讓學生對自己家鄉的溪有更進一步認識與感受。這次研究將採互動式的方式來進行,老師將問題拋給學生,由學生去進行討論,從一開始的研究目的與實驗的計劃,讓學生以腦力激盪的方式去討論與篩選,再與老師進行論,然而開始進行實驗。從資料的蒐集、溪水的取樣、實驗的進行過程與結果的研討,在研究的過程中,學生以親身的經驗,去經歷、接觸到光華坑溪真實的一面,並且利用各種儀器去進行溪水的檢測與實驗,在實驗之後,發現了自己的假設與實際情況並不是絕對的吻合,也能以較科學的角度來看溪水被污染的事實。本次研究主要是與六下自然飲水思源以及綠色行動救地球做連結。

趨光性的色光差異及遺傳關係

這項研究,主要是在探討果蠅的趨光性的色光差異和遺傳的關係。很多種昆蟲都具備趨光性,我們之所以以果蠅作實驗,主要是因為其生活週期短,大約兩週,且易於培養。實驗內容是以「迷宮器材」來鑑別果蠅對某一特殊色光的偏好,將該群果蠅分離出來培養,令其繁衍後代,觀察其後代對此一色光偏好的比率,我們所用的果蠅大致上對綠色光較敏感,而其子代的敏感度較親代高。因此,我們推論趨光性會遺傳,且受光影響,但並非全由光影響,故這可能是實驗中的誤差成因。雖然此實驗是以果蠅為對象,但亦可假設其它具趨光性的昆蟲,也可能是因遺傳而導致其子代有趨光性,而我們可利用其趨光的一些特性,減少農作物因害蟲類的果蠅而損失,並且希望可以得知,在人造光源還未出現在世上時,夜行性昆蟲是否有差異。

完美無缺─煮蛋和剝蛋

做滷蛋時,「煮破蛋」和「剝破蛋」的問題,經常發生。因此本研究先從訪問開始,有計劃的從事實驗,觀察市售六種雞蛋、紅白蛋、煮前冰藏、蛋的新鮮度、下鍋水溫、火侯、煮後浸泡用水、以及添加鹽、醋、小蘇打等等各種變因,對煮蛋與剝蛋的影響。依據實驗結果,我們知道做滷蛋時,在蛋的選擇上,只要買市面上零售的紅、白雞蛋就好了。煮前不要冷藏,並且別找「最新鮮」的雞蛋。另外必須在冷水時下鍋,全程使用小火,或開始用大火,水開以後改用小火來煮。而煮熟以後,馬上浸泡入冷水中,那麼蛋就會很好剝。同時煮蛋時若加鹽可以減少破裂的機率,而加醋則會使蛋比較好剝。誠摯的希望,藉由我們的發現,可以幫助大家做出完美無缺的滷蛋。

數字的連鎖反應-自守數

將某一個自然數平方之後,如果此自然數全部數字出現在平方後的數尾部,則此自然數叫做「自守數」。我們所要討論的是自守數是否有固定的公式可以找出來,又或者根本沒有規則可循。經由我們一連串的假設、推論、證明,並利用電腦程式 Excel 速算表的快速運算,我們發現自守數如同化學的連鎖反應一般,它可以一個接著一個的被”反應”出來,而且只有兩個反應程式可以造出來。在整個研究過程中,我們發展出一套完整的路徑,推導過程中,也發展出一些簡潔的方法;讓我們體會到,改變思考方向,也許更簡單、更容易了解。

化學平衡的探討及實驗的改進

1.KI與Pb(NO3)2的反應中Pb(NO3)2的量並不影響到顏色的變化,KI濃度才是主導顏色的變化。 2.國中選修理化課本第三冊實驗9-1,其實驗的目的是以固定量的KI水溶液與不同量的Pb(NO3)2水溶液,所產生黃色碘化鉛沉澱的量,來探討反應物質莫耳數的關係。但經我們實驗結果,沉澱高度並沒有和硝酸鉛的莫耳數成正比關係,其原因是過量的碘化鉀和碘化鉛再反應生成KPbI3沉澱,使的沉澱量的高度與加入硝酸鉛的莫耳數沒有成正比的關係。因此我們建議用Na2CO3水溶液與CaCl2水溶液產生白色CaCO3水溶液代替KI與Pb(NO3)2的反應,因實驗數據能準確表達出所產生白色CaCO3的量與Na2CO3溶液的莫耳數成正比關係。 3.碘化鉀加入硝酸鉛及硝酸鉛加入碘化鉀所得沉澱高度有些微不同,溶液pH值也不同,由此可知錯離子配位數多寡與混合溶液的先後順序不同成多變面貌。 4.過量碘化鉀與碘化鉛反應千變萬化,只要是以鉛為中心,而與碘形成多種錯離子,其錯離子的配位數多寡是未知數,他隨著兩溶液的濃度比例不同而成多變面貌。 5.濾紙中的反應有濃度大的往濃度小的地方擴散的現象。由於產生的沉澱物凸出紙面,因而阻止了擴散途徑,使得濃度小的液體無法跨越障礙,而形成單邊反應,在濾紙上形成弧形的黃色線。 6.洋菜中的反應,也是有濃度大的往濃度小的地方擴散的現象。兩塊洋菜凍垂直放置時,無論濃度大的在上方或濃度小的在上方,黃色的形成都只在濃度小的洋菜凍中,水平放置亦然。 7.以飽和KI溶液來低定飽和Pb(NO3)2溶液,其顏色變化為:黃色沉澱 黃白沉澱 沉澱溶解 溶液變橘黃色 溶液顏色變黃。再將最後產物淡黃色溶液用蒸餾水滴定時,顏色有逆反應現象,其顏色變化為:黃色溶液 溶液變橘黃色 白色沉澱 黃白沉澱 黃色沉澱。

雷射與磁片的對話─電浮、靜電力、磁力

理化課談到「靜電」,我們玩了很多靜電的遊戲,我們再開創「電浮」…等等有趣的靜電實驗;也利用雷射與磁片對話的「放大」作用,測量出微弱的靜電力,並進而測量磁鐵的磁力且證明磁鐵的磁力和距離平方成反比。

追風小精靈---永和、金山、北埔家燕、赤腰燕自然觀察

這個家燕調查從 2001 年到今年已進入第三年。2001 年與2002 年全面普查永和家燕巢數148 個,定點觀察9 個巢,詳細觀察並完整紀錄家燕在永和的活動與雛鳥成長過程。2002 年10 月~2003 年6 月在加入金山、北埔二地家燕觀察。金山靠海,北埔靠山,探討不同的生活環境,家燕在習性上有無差異。調查結果發現:家燕在築巢、產卵、抱卵、育雛行為三地都沒有差異。從調查發現:家燕每年回舊巢繁殖時,都會修巢往上堆高,巢高會隨著巢齡而增加;最先到巢的家燕是巢齡四年以上的老鳥,證明老鳥在飛行的路線上比較熟悉,減少摸索。因為最先到巢,所以配對、修巢、產卵、育雛的工作比菜鳥快很多。家燕每年可以生 2 窩~3 窩,每窩在調查家燕的過程中,發現金山、北埔兩地有赤腰燕築巢,進而分析赤腰燕不在永和築巢的原因。金山有 13 個巢,9 巢在住家,北埔有 38 個巢,29 巢在住家,原來赤腰燕喜歡農村型的環境,築巢在純住家干擾少,如果在商家築巢,一定是選擇挑高的舊式大樓,離地在 650㎝以上,或者在商家的 2、3 樓屋簷下,這樣比較不易受干擾。赤腰燕築巢也會選擇在馬路中間路段的房子,不在邊間,牠很重視隱私和安靜,巢是包裹起來,是封閉型,只留一小口作為進出。人口密集,商家繁多,人來人往的城市,不是赤腰燕喜歡築巢的環境;而這種環境最適合家燕築巢,牠愛熱鬧,不怕吵雜。尤其喜歡築在汽車美容、汽機車修理店,便利商店。巢形是半碗形,採開放性,牠不怕人,把人類當成保鑣。喜歡築巢在連棟並排的街道,不在零星或獨棟屋簷下築巢。

看不見的汽車密碼

1、利用汽車上原有的動作訊號作為密碼來源。2、密碼看不到就是看不到。3、密碼隨著動作訊號接法不同而變化無窮。4、突破傳統防盜器與密碼鎖之設計方式。5、變化無窮、多重保護、不易破解,偷車賊望車興嘆,只能說bye-bye。