全國中小學科展

第43屆--民國92年

MyGod!水也有吸星大法!?

置蛋於杯中,水龍頭下沖,流速過啟動,蛋向水面衝「將蛋放入一盛滿水的杯子,並拿到水龍頭下沖,當水開得夠大時,蛋會上浮出水面,就像被水柱吸起來似的……」我們由「物理馬戲團 1」書中得知此現象後,深感興趣,將其命名曰「水的吸星大法」,並就啟動流速之變因,運動過程之力的消長,及產生此運動之原因做深入研究及探討;欲知詳情如何,請待下文分解……。

『撞』亂了我的心-鐵磁性物質,磁分子的巨觀性質與聲速

本實驗以鐵磁性物質作為實驗材料,經由鐵球撞擊鐵棒的方式,以線圈纏繞在鐵棒上感測振波的行進,並探討線圈所捕捉的波形代表的意義;影響振波及訊號的變因很多,如鐵球撞擊鐵棒的速度、線圈的匝數與圈密度、鐵棒切口面角度、線圈擺放位置,我們均根據變因控制原則一一加以驗證,並證實線圈得到的訊號為聲波通過時的所產生的,鐵棒切口的角度確實會影響聲波的反射。本實驗最後以單一線圈在鐵棒中不同位置感測以及利用雙線圈在鐵棒的兩端感測,所得到的聲波速度約為 5217m/s,與標準值比較誤差約為 1.6%。由實驗中得到的感測波波形有奇怪的地方,如線圈在碰撞端時感測波形的第一個波電壓相對甚高,經驗證是由鐵球引起,假如鐵球換成非鐵磁性材料的物體,第一個波則無隆起現象。另外未碰撞時,線圈即可感測到一些零亂的訊號,可能是來自於背景電磁波訊號,假如可以消除,對於觀測會有很大的幫助。

壁虎的聲色場所

由於學校是老舊的建築物,常可見到壁虎的蹤跡,所以本次實驗是在於了解我們生活中常見的壁虎。一般的參考資料對於牠們的習性描述不多,大都只做簡單的介紹,知道牠們是夜行性的動物,而且是攀爬高手。因此為了更進一步了解牠們的生活習性,針對牠們的視覺和聽覺做了研究。觀察知道,壁虎對顏色有特殊偏好,也會因為周遭環境顏色改變,而造成不同的情緒和生活習性的變化。而且壁虎對人類所能聽到範圍的聲音,沒有反應,推測牠們是聽力非常差或根本就是聾子。這次實驗相信對生活中的常客-壁虎有更進一步的了深入的認識,期待大家能用不同的角度來看待這些可愛的小動物。

化學顯微實驗的新紀元

去年由課本高廢液量的電解電鍍實驗,我們已成功的減量至 1/28 及 1/400 倍劑量的自製小型電解電鍍槽(2.5ml),今年再以突破性的一~二滴 (0.05~0.1ml) 用量即可在短時間內,以省時、省資源的情況下做實驗,但我們每人架設一個放大鏡台觀察實驗還可以,多人同一組觀察則不易,所以我們最後向高難度挑戰:由學校已報廢的投影機內組件及顯微鏡自組出顯微投影機、自設螢幕及聚光散熱箱等,以『一滴溶液做電解電鍍的顯微投影實驗』放大到全組或全班均可看到的結果。最重要的是確實已達到『真正零廢液污染』的目標。

乒乓樂大挑戰

夜市裡丟乒乓球的遊戲是一個廣受大家喜愛的遊戲,我們喜歡玩這個遊戲,玩了很多次,卻都得不到好的成績,為了想提升命中率,所以有了本研究的初步想法。起初,由於丟乒乓球有很多不確定的因素,不知該從哪裡下手研究,正巧,最近數學課上到了「機率」的單元,便突發奇想,利用機率的概念來做實驗。本實驗主要在探討:一、乒乓球的投擲角度和投中機率的關係。二、投擲力量和投中機率的關係。三、杯口大小和投中機率的關係。四、投擲路線和投中機率的關係。五、杯子和杯子之間的距離和投中機率的關係。接下來,我們仿照實驗想出一個用手投擲的方式,希望提高整體投中的機率,並找了許多同學來試驗,試驗結果令人滿意。我們還提出一個可供參考的彈跳高度範圍,方便在不同場地利用。最後藉著機率來分析各項因素與投中機率的關係,更加深了對機率的了解。

鋁箔包變身-三角立體包裝與傳統包裝之體積比較

由生活中常見的飲料包裝方式,探討在展開圖「相同的表面積」條件下,比較三角立體包裝與傳統鋁箔包裝的「體積比較」。求得三角立體包裝(錐體)的最大體積之一般式,探討傳統包裝展開圖之「長寬比」與之最大體積之關係;澄清視覺與實際之誤差,成為數學在生活中運用的有趣探討。

香椿抗氧化能力探討與研究

活性氧(reactive oxygen species)包括超氧陰離子自由基,羥自由基和過氧化氫,是人體代謝作用產生的自由基中具有高度活性者,而抗氧化劑能有效清除人體內產生的自由基。除了一般化學合成的抗氧化劑外,尋找具抗氧化性的天然食品逐漸為研究者所重視,香椿即是一例。本實驗即探討香椿葉萃取液清除活性氧自由基及減緩其所造成細胞傷害的能力。在 DPPH 清除實驗中可知香椿具有顯著的清除自由基的能力,在 15μg/ml的低濃度下即可達 88.8﹪之清除率。另一方面香椿清除超氧陰離子自由基的能力則須 200μg/ml 之濃度才達 78﹪之清除率。4μg/ml 的香椿可顯著減緩質體DNA 受到羥自由基之傷害。240μg/ml 的香椿可提高細胞在過氧化氫作用下之存活率,而香椿本身對於細胞不具毒殺性。整體而言,經本實驗初步證實,香椿葉萃取液是清除活性氧自由基的良好抗氧化劑。

知音難尋、相遇則鳴

本研究主要探討理化第一冊 3-1 音叉共鳴實驗中,音叉本體的構造及音箱所扮演的角色。以分析聲波軟體 Cool edit 2000,對自製音叉作仔細的探討,從中,我們也找出製作音叉的數學公式。研究中發現,音叉的構造兩股必須等長,才可造成兩股間的共振。而在研究一中,以自製音叉分析兩股口徑粗細、寬度、厚度與頻率的關係,發現音叉的口徑長(兩股為圓柱)和厚度均與頻率成正比,與一般弦樂器中弦愈粗頻率愈低不同。而音叉寬度對頻率的影響則不顯著。在研究二中,音叉頻率與股長平方成反比,與一般弦樂器中頻率與弦線長成反比不同。在研究三、四中,我們證實音叉兩股的間距與材質均會影響頻率。最後,在研究五中,分析音箱所扮演的角色。結果發現若木箱大小設計不佳時,亦可進行共鳴實驗,只是木板是當成共鳴板,而木箱則為反射箱,但箱內空氣柱並不引起共振。

老祖母的清潔秘方失靈了嗎?

本實驗的研究動機在於看到阿嬤常用一些我們現在已很少用的材料洗東西,引起我們的好奇。老祖母的清潔秘方失靈了嗎?\r 在實驗初除了蒐集許多資料外,也向一些人詢問以前常用的清潔衣物或物品的方法,一步步求證,每一個實驗均與上一個實驗的結果相關,慢慢找出答案。本次研究目的主要是用不同的原料做肥皂,然後找出最具清潔力的肥皂。本組在台北市評審老師建議下增加後續實驗-用回鍋油做皂基清潔力測試,看是否更具清潔力並具環保價值。\r 歷經三個月的實驗,本組實驗得到結論如下:\r (一)皂化過程是一種持續在變化,約需一星期至四星期才完成皂化過程。動物油脂因含飽和脂肪,很快就成固狀了,植物油脂皂化較慢。\r (二)比較椰子油、葵花油及牛油做成皂基的清潔力,椰子油清潔效果第一。\r (三)各種從前常用的自然清潔材料,如茶仔油渣粉及黃豆粉加在肥皂中可明顯的增加清潔力。\r (四)茶仔油渣添加椰子油皂基所做出的肥皂,即使與現在化學清潔劑相比也是最佳的。\r (五)後續實驗發現,回鍋油皂的清潔效果比椰仔油皂還好,可取代椰仔油皂,而且可做廢油回收,在成本及環保上都有突破性的意義。

西瓜偎大邊?─水池面積雨鳥類資源關係之探討

針對學校附近的四個人工水池,以兩個月的時間調查各水池的鳥類種數和數量,以及與時段、天氣、面積等不同因素的相關性。結果發現大多數鳥種不常於中午時段活動,且各水池大多以毛雨時的種數及隻數相對較少,但雨天出現在水池的水鳥數量反而增高。兩個相鄰的水池,面積較大者會吸引較小水池的鳥種,這在「水池非留鳥」的作用比較明顯;而「水池留鳥」的數量則與各水池的面積大小呈正相關,即水池面積越大者發現的鳥種與數量越多。此研究調查顯示水池的面積大小與水池留鳥的資源多寡具正相關,故大面積的人工水池對鳥類的生態保育扮演重要的角色與功能,並進一步指出小??可作為人工水池環境品質及生態條件優劣的良好指標性物種。