全國中小學科展

第45屆--民國94年

影子下的秘密-探討光影與投影面的關係

這次的研究主要是在瞭解利用改良太陽觀測器和製作改良式日晷的過程中,分析出太陽所產生的光影和投影面之間的關係。對此其研究過程可分為三個階段:第一階段是從改良課程中所使用的太陽觀測器,因而開始收集有關日晷的型式並分析原理、比較後選定赤道式日晷儀做為實驗用之標準日晷。第二階段是以標準日晷的操作條件下,畫出一年之中太陽在天空運動的軌跡,以這軌跡做為其他型式日晷的投影依據。並在定性的條件下,找出不同地區的太陽軌跡,對不同的曲面所形成的投影樣式,以這個結果來做為改良日晷的重要依據。第三階段便是將數據所得到的規律性,試圖發展出所有地區皆適用的全區式日晷,製成模型並測試。最後再從前面三個階段所得到的原理、原則與模型成果,希望能從瞭解太陽軌跡與投影面的關係中,發展出更為多樣化的觀測工具。

放了24 天的鬆餅還能吃嗎

我們從日常生活中引發可延長鬆餅保存期限的研究動機,透過資料收集和文獻紀錄,我們挑出數種具有抗菌(殺菌)效果且經濟實惠易購得的添加物進行實驗,透過顯微鏡觀察及日常詳實的紀錄。實驗結果顯示:當添加一種添加物時,鹽和醋效果最好、肉桂次之;當添加二種添加物時,洋蔥+醋、洋蔥+鹽、肉桂+醋、肉桂+鹽、青辣椒+醋、青辣椒+鹽、蒜仁+醋、蒜仁+鹽都可存放超過24 天。建議麵包業者開發新口味之餘,也能善用天然抗菌(殺菌)的添加物去取代化學性防腐劑。

暗藏玄機-跳舞草的秘密武器

本研究目的在探討引起跳舞草擺動的刺激物及原理,並進一步探究跳舞草擺動的生態意義。由實驗結果,我們發現跳舞草的側葉在接受非直接的”音波”或”磁場”的刺激,以及探針或昆蟲的直接刺激,皆會引起側葉擺動,甚至引起鄰近的側葉也一起受到影響而開始擺動。我們推測接受擺動的構造可能位於主葉基部細毛,我們稱它為「感應毛」;感應毛的數目以及長度可能會影響側葉擺動的強度。研究中,我們設計逆境實驗,由結果我們推論,跳舞草在演化過程中,可能演化出一些構造或功能,保護其新生組織。如初生幼葉,常呈現下垂對折閉合,可能是盡量減少受損的可能;兩側葉擺動亦可能是跳舞草演化出的重要保護功能。

現代夸父-----太陽能追蹤器

地球上目前最常用的能源,就快被用光了,石油再用六十年,煤炭大約可用二百四十年。核能太危險,生質能(酒精)目前太貴。太陽是最古老的能源,它的表面溫度6,000℃,內心溫度15,000,000℃。是太陽系的中心,發光又發熱,對地球陽光普照,只要沒有烏雲,每一天地球上的天涯海角都看得到它,是最方便的能源。只要你有能力抓到它,不用買,而且取之不盡,用之不竭,是最乾淨、最好的能源,也可能是人類未來的主流能源。可惜目前使用率太低,追究其原因,是地球自轉又公轉,軌跡日日有變化,月月不相同,讓很多人無法抓得住太陽。上自然與生活科技----太陽的觀測這一課時,學會了用太陽觀測器將太陽在天空的位置分解為方位角和高度角,也學會了記錄太陽一天的軌跡,更知道太陽的軌跡每一天都不相同;瞭解地球自轉造成太陽的方位角,地軸傾斜和地球公轉造成太陽的高度角。為了好好利用方便、經濟、乾淨的太陽能,和同學們在老師的指導下,研究如何追蹤太陽,經討論和實驗後以圓盤的轉動當作地球自轉,圓盤的轉速調為每二十四小時轉一圈,及可追蹤太陽的方位角。用每二十四小時轉一圈的凸輪推動光電板,可追蹤太陽的高度角。將追蹤太陽高度角的機構裝在方位角的轉盤上,即可追蹤太陽。

圓錐曲線 探討圓中隱藏的點

當在圓上找到一個固定點P,做兩條相互垂直的弦PQ、PR ,則直線QR恆過一定點(圓心)如圖一,那麼這個定點該如何用座標表示呢?如果這兩條直線不是垂直的話,在何種情況下也會產生同樣的結果呢?所有的圓錐曲線是否也具有這樣的特性呢?若皆具有這樣的特性,那麼這些點究竟含有什麼意義呢?讓我們一起來討論這個問題吧!

扶搖直上─固態粒子的流體化現象

本實驗是探討振動方式、振動的頻率、大小顆粒的直徑比、不同材質大顆粒、不同直徑的背景顆粒等對大顆粒被推到表面的時間的影響。實驗結果顯示:垂直振動時,大顆粒與背景顆粒之直徑比愈大,大顆粒上升所需時間愈短;而水平振動時則與垂直振動之發現相反。垂直振動時,不論在固定頻率或變動頻率情況下,大小顆粒的直徑比愈大(ξ 愈大),大顆粒露出表面的時間愈短。當ξ 從3 增至3.5 時,大顆粒露出表面的時間變化最明顯。而大顆粒的密度愈大,露出表面所需的時間愈長。背景顆粒愈小,大顆粒上升至表面的時間愈短。

小石子立大功---火車鐵軌的枕木愈搖愈穩固

每天都會路過鐵路平交道,發現鐵軌下的枕木有好多的碎石子,我們很好奇,在老師協助下我們利用搖晃機、各種不同的豆子、大小不同的石子等進行實驗,結果發現搖晃後的豆豆和小石子變得更加緊密,彼此的稜角互相交錯卡住,這時我們才恍然大悟,原來小石子立大功,讓鐵軌更穩定,也使火車行駛更加安全。

設計簡易實驗─探討電磁鐵的磁力與其變因的關係

經過了一兩個月的研究討論與重覆的實驗,歷經無數次嘗試錯誤,我們終於從懵懂無知,進而瞭解,原來複雜的科學現象,可經由不斷地實驗與科學方法將其一一剖析,變成簡單而合理的解釋。最後的結果,讓我們深深地體會:我們好像科學家,找到一把簡單開啟通往神秘自然界的鑰匙,我們相信這顆種子已深植在我們心中。將來一定會茁壯,在人生的道路上,我們一定會用這種方法去找到通往成功的簡單之鑰--------一定有方法只是你找不找得到。

親「氫」我的寶貝-光觸媒於混合溶液中照射日光產成氫氣

我們發現當CdS 與ZnS 重量比以2:1 時,能在Na2SO3 及Na2S 的混合溶液中,照射日光產生氫氣,並能有最佳的產率38.18(ml/hr*g),比一般直接照紫外光的效果更好。不只善用自然界的太陽能,還可以生成最乾淨"綠色"的能源-氫氣。我們以 CdCO3 和ZnCO3 做為產氫觸媒的原料,其為黃色的粉末,並以AA 原子吸收光譜儀求得樣品溶液中測得CdS 與ZnS 重量比為2:1。 把產生的觸媒放入以 Na2S 和Na2SO3 混合而成的溶液中,以鋁薄紙包覆以防受光實驗提早進行。把實驗裝置放在日光下照射,以一端管口所接的細量管得失產生氫氣的體積,進而換算產率。 我們的實驗裝置為密閉式的,並無循環裝置,故產氫量有限。未來的發展將是朝著大型開放式的循環系統,使氫氣能源源不絕的產生。 The production of molecular hydrogen upon sunlight illumination of the mixture of CdS and ZnS suspensions in the weight ratio 2:1 in Na2SO3 / Na2S solution have been observed. The best rate of evolution of hydrogen is 38.18(ml/hr*g), which has a higher efficiency than upon UV illumination. It not only make a great use of the solar energy, but also produce the cleanest “green” energy resource─hydrogen.

光點忍者~~布氏樹蛙蝌蚪食物與競爭探討

在野外觀察布氏樹蛙(布氏樹蛙原名為「白頷樹蛙」,在93 年9 月1 日聯合報報導,由國立自然科學博物館學術副館長周文豪先生為牠正名為「布氏樹蛙」。)蝌蚪的時候,有時候會看到蝌蚪吃落葉,有時候會看到蝌蚪吃死掉的同伴,而找到的資料顯示餵食蝌蚪的食材以菜葉為主,所以我們就做個實驗,探討進食葷食、素食對蝌蚪身長變化的影響,我們發現葷素食均衡的蝌蚪所增加的身長或是素食的蝌蚪所增加的身長,都比單獨吃葷食的蝌蚪所增加的身長來的長。另外,在野外觀察布氏樹蛙蝌蚪時,我們也發現同一水池中會存在大蝌蚪與小蝌蚪,因此我們設計另一個實驗將大、小蝌蚪放置在同一水族箱中,探討大蝌蚪的存在對小蝌蚪身長變化和存活率的影響,我們發現原來蝌蚪也會大欺小,越多大蝌蚪存在,會讓小蝌蚪成長變得較緩慢。