全國中小學科展

第44屆--民國93年

「讓滄海變桑田」-泥岩的植生改良

有次上課講到沉積岩的分類,老師補充說其中顆粒最細的泥岩,其實就在學\r 校附近的月世界一帶,於是段考結束後,同學們相約出遊到月世界一探究竟,面\r 對大片荒蕪的不毛之地,只有稀疏的植物生長,讓我們感到十分的驚奇與惋惜,\r 有同學說這附近從他阿公出生就是這個模樣,幾乎不可能種出東西來,回到家上\r 網一查才知道原來這是所謂的惡地(Bad land)地形,植物難以生存,但這也引發了\r 我們的興趣,想要了解其中的原因,並且嘗試去改良這些土壤,希望能夠種出具\r 有經濟價值的植物。

單擺週期的疑惑-不同重力下單擺週期的改變

緣自於康軒版自然與生活科技第3 冊第一章的活動1-4,有關單擺週期的介紹,也因老師的提問---將單擺裝置移至月球上,週期會如何改變?因此展開此次的研究:首先,我們利用定滑輪及鐵塊設計了可以改變加速度的裝置,以便單擺能在不同加速度系統下擺動。我們以高速閃光燈及單眼照相機拍下在加速度系統下擺動的乒乓球,以便分析加速度及週期之間的關係,為了測量快速運動物體移動的時間,我們將電子碼錶拆解,並分析它的計時是如何運作,因此我們從電子碼錶內接出三條電線,利用這三條電線的通電與否,可以開始及結束計時,就如同光電計時器般,利用這個裝置,我們可測出加速度的大小。

水是否有彈性?水在碰撞中的彈性研究

本實驗室以探討剛體碰撞運動的方式來探討水碰撞後的彈性係數(coefficient of restitution)以及碰撞後的速度計算;以雷射光進行準直校準;數位攝影機進行拍攝,最後,以拋體運動、碰撞理論與及流體性質作為分析的依據。 計算出: 1.水和剛體以及水與水碰撞的彈性細數皆≒0.47,並推測當超過單一水分子所組成的水和自然界中大部分物體碰撞時彈性係數皆等於水與水碰撞時所的的數值。 2.入射水柱初速與排開速率的比值≒3.48 3.歸納出理論計算水與水碰撞後初速計算式V理論初速 = 2‧Vs‧cosβ+ΔV 即理論上碰撞後速度等於兩倍的入射速度的水平投影加上鉛直投影所造成的水平排開速度,利用此事可理論上計算水的彈性係數。 4.利用彈性係數以及結論三的關係式可在理論上計算出碰撞後速度以及碰撞後反彈水滴的反彈角。

薄膜組成粒子間的競力秀

洗滌用的界面活性劑分散系,沾在管口用氣吹它,會生成泡泡,沾在對稱結構的框上,會產生特定形體的薄膜,雖然泡與膜是截然不同的形態,但影響各自形態的變因,可設計為比較分散系表面張力大小的方法,並藉以探討各種分散系表面張力與濃度間的關係,本研究中發現它們的變化趨勢,與分散質的分子結構有關;市售的皂類與合成清潔劑兩大類的分散系,濃度與表面張力的變化趨勢,恰好相反。在本研究還發現一個特別的現象,同種分散系在立體框上產生薄膜,其總面積大小與表面張力大小關係,和框的形狀有關;正立方體的框,薄膜面積愈大表面力張力愈小;正三角柱的框,薄膜面積愈大表面力張力愈大。

選 美 大 會

評審想在一群猴子參與的完美競賽活動中,評比出最完美的前三名;由於受到量化問題與環境等因素,不得不採用兩兩比較的方式時,評審們至少需要作幾次的評比工作,才能選出前三名最完美的猴子呢?

垃圾變黃金

地球上的能源日趨銳減,人類所製造出的垃圾遠多過於能使用的能源。能否將這些垃圾變成可以使用的能源是我們想探討的問題 。工業革命後,全球慢慢由農業社會轉型成為工商業社會。工廠需要像石油這種可以產生動力的能源 ,人類需要依賴天然氣或瓦斯來烹煮食物、燒開水…等。但是這些能源並不是用之不盡 ,取之不竭的。所以我們想製造一種既可以減少垃圾量,使用後又沒有污染的能源。希望達到環保與再生的目的。為了尋找這種能源,我們詢問過老師,也查過資料。我們發現酒精是一種燃燒後只會產生CO2跟H2O的產物的能源,比起其他能源使用後的產物還要來的乾淨,環保許多。酒精要如何製造呢?這學期自然課中,我們學了「有機化合物」。有機化合物中的「乙醇」也就是酒精,可以利用葡萄糖加酵母菌發酵製成。哪些材料可以做為我們這次實驗的材料呢?我們在街道、農莊、水塘與家中看到許多的垃圾,它們都是碳水化合物;像阿公家種的稻子,收成後不要的稻殼、路邊攤賣甘蔗的小販削掉的甘蔗皮、廚房已經發了芽的甘藷、菜市場菜販丟掉的玉米苞、水塘裡處處可見的布袋蓮以及椰子殼內的椰子肉,都是我們實驗的對象。實驗中我們討論什麼樣的材料最適合製造酒精。並且探討影響酒精產量的因素如:趜菌量的多寡、葡萄糖的濃度、發酵環境的溫度、發酵環境的pH值。經過半年多的實驗研究後,發現選擇的材料中以甘蔗最佳。且配合最佳的發酵條件,可以製造出濃度20%的酒精。我們真的把垃圾變成黃金了!

神奇的燃料電池

本研究分成兩部分,第一是探討一般電源轉換成燃料電池的電源之電壓轉換情形,第二乃利用實驗室的簡易儀器仿製伏打電池來製作燃料電池,並探討加入合成清潔劑使其產生泡沫後,電壓是否能夠穩定。在第一部分的實驗中,以電源供應器做為穩定的供應電源、0.1M 硝酸鉀做為電解液,依供應的電壓、通電時間與電極(實驗室碳棒)在液面下的接觸面積的不同,結果發現電壓越大,或通電的時間越久,或電極接觸面積越大,燃料電池剛開始的電壓越大,且電壓下降的也越緩慢。第二部分的實驗中,仿製伏打電池以自製燃料電池,正極部分使用未稀釋的雙氧水加上少許的二氧化錳以產生適量氧氣,負極部分則使用固定面積的鋁箔片加上濃度相同的鹽酸或氫氧化鈉以產生氫氣,電極材料使用4B 的鉛筆心(4B 為三種碳棒種類H、2B、4B 中效果最佳者),以1M 的硝酸鉀做為鹽僑,並探討加入合成清潔劑產生泡沫後是否可以使電壓穩定,結果發現鋁箔片與氫氧化鈉產生氫氣的反應較佳,且增加接觸面積時,燃料電池的電壓較大、電壓下降的時間較長,而加入合成清潔劑後,電壓更加穩定。每添加一次鋁箔片以產生氫氣時,電壓可以立即回復至最大電壓,證明氫氣燃料電池使用時若電壓下降,則必須繼續添加反應物質。而當負極溶液中沒有氫氣則無法產生電力,更證明了氫氣與氧氣是本實驗之自製氫氣燃料電池的電力來源。

「時」「光」的競賽—以赤道式日晷探討嘉義市僑平國小視太陽時之研究

本研究主要是利用赤道式日晷(如圖1、2、3)探討嘉義市××國小視太陽時間與中原標準時間之間是否有快慢的現象。藉由自製日晷,探討日晷觀測原理及其實際的應用。研究過程為一、事先蒐集有關日晷的相關資料。二、探討赤道式日晷的原理,並實際製作赤道式日晷。三、探討在同一天中,視太陽時的變化情形。四、探討在一年中,當中原標準時間12點時,視太陽時與標準時之間快慢比較情形。五、探討本實驗視太陽時觀測數據之準確度。六、利用赤道式日晷的觀測數據,設計出嘉義市××國小視太陽時與標準時的時差補正圖。七、探討春分、夏至、秋分、冬至時,赤道式日晷的觀測情形。 研究結果發現(1)在同一天中,視太陽時呈等刻度、有規律性的變化,視太陽時與標準時的差距幾乎是固定的;(2)在一年之中,視太陽時與標準時每日的時差是有規律性的變化,有時視太陽時比標準時慢,有時一樣快,有時視太陽時比標準時快。

迴旋鏢

本實驗以厚紙板為原料,作各種不同的迴旋鏢,改變其長度、中心凹凸程度、傾斜程度、邊緣膠帶的圈數與纏繞膠帶的位置,以捲尺和碼錶量測其迴旋半徑及時間,觀察其飛行軌跡、週期和迴旋半徑之間的關係。由討論數據變化之趨勢,及引進白努利定律、牛頓運動定律來解釋迴旋鏢軌跡變化與力的關係,希望進而了解如何設計出適合各種環境的迴旋鏢。

似蓮非蓮---以顯微觀察探討印度莕菜的特殊結構、開花規律及不定芽浮沉機?class=

印度莕菜 Nymphoides indica 為睡菜科、莕菜屬的水生植物,台灣早年分佈於中部池塘和湖沼,目前大多僅剩生態池中人工栽培。印度莕菜不定芽的生長過程有浮水型和沉水型兩個階段,先長出浮水型不定芽株,開完花後會因的成長而轉變成沉水型的不定芽株。經由顯微切片的觀察分析,根、莖、葉、花及通氣構造均具有特殊構造。一、根:有不定芽的錐狀根和一般的根,隨著錐狀根的細胞成長,密度變大而成為沉水型不定芽株。二、莖:不定芽株沉水部分和成株浮水部分莖的通氣管道大小及維管束的排列方式均不同。沉水型植物利用莖的成長使葉片能浮出水面。三、葉:氣孔在上表皮,柵狀組織排列會有與氣室及氣孔相連的隙縫,氣室的海綿組織細胞間也有相通的隙縫。四、葉柄:通氣構造利用星狀厚壁細胞及網狀結構的橫隔支撐,使得葉片容易浮出水面。五、花:短花柱型無法自花授粉,花梗會有週期性的曲直反應;內外側細胞因膨壓作用產生明顯彎曲現象。每日近中午時,挺起角度會達到最大。