全國中小學科展

第45屆--民國94年

多面體的探討(巴克球為最接近球的多面體?)

在高中數學第三冊中我們剛了解圓與球的性質,再加上國中常接觸到許多正多邊形其內切圓及外接圓的問題。這令我們聯想到:是否所有多面體都有內切球與外接球?若有,它們間的關係又是什麼?恰巧,化學老師在課堂上提到了由六十個碳原子構成的C-60 模型,而我們發現,以數學的角度來看,“C-60 ” 是由數個正五邊形與正六邊形所構成的立體圖形。在我們與數學老師討論後得知這種由十二個正五邊形與二十個正六邊形所構成的立體圖形就是所謂的”巴克球”,且從數學刊物上看到”巴克球為最接近球體的多面體”。這引發了我們的興趣,因此我們決定就這方面的問題展開討論。

胃藥ㄉ新情敵─當優酪乳遇上胃酸

根據報導在胃酸過多的情況下除了吃胃片之外,還可以選擇喝牛奶或優酪乳,報導中亦指出喝優酪乳比喝牛奶還要好。本實驗從優酪乳的制酸能力和緩衝效果探討其在模擬胃酸過多情況下的表現。當優酪乳與模擬胃酸比例為1:1 時,即可使胃酸過多現象達到抑制的效果,雖然鮮奶和胃藥同樣具有抑制胃酸過多的效果,但優酪乳具有不傷胃、無副作用的特性。本組發現優酪乳能持續緩和模擬胃酸達6~8 倍左右,顯見少量的優酪乳即可有不錯的緩衝模擬胃酸效果。另外,本組亦利用加與不加模擬胃酸兩種狀況,了解四種廠牌優酪乳加入鮮奶時,乳酸菌的抗酸效果,並利用發酵程度判斷其抗酸性的能力,過程中發現,優酪乳發酵程度受到溫度的影響比受到模擬胃酸的影響還大。

破解『防眩光板』的奧秘

是常見的現象,會對生活造成不便的影響。所以本研究的主題是:探討檯燈造成反射眩光的種種現象,並研究防眩光的原理,最後再試著DIY防眩光檯燈。為達成目的,我們首先觀察檯燈上下、左右位置變化時,眩光大小、形狀、位置的變化。在初步瞭解眩光現象後,我們推測防眩光的原理可能與防眩光板的折射、反射程度有關,所以設計了照度、輝度、雷射光折射三個觀察實驗。根據觀察結果,我們發現防眩光板具有很高的反射效果,所以光線會在檯燈內不斷反射,最後被吸收,於是檯燈照射出的亮度與眩光程度都有所降低。最後我們用十二種常見的材料DIY防眩光板,並以六項評斷標準進行評分。結果證明,我們DIY的防眩光板一點也不輸一般的商品。

起酵A!酵母菌的研究

酵母菌分為麵包酵母和酒麴酵母,大致呈橢圓形單細胞的形態,有一點點異味。酵母菌發酵時需要有糖,但是糖的濃度增高,發酵速率不一定增高。不過酵母菌濃度愈高,發酵就會愈快。酵母菌發酵時最喜歡在新鮮的環境中,所以蔬果汁愈新鮮,發酵的速率就愈快,另外,用來發酵的蔬果汁如果煮過了,就會破壞促進酵母菌發酵的物質,發酵的狀況就比新鮮時還差。如果把酵母菌放在酸性、鹼性及含鹽的溶液中,是不適合酵母菌生長的,但是放在沙拉油裡面,卻不會抑制酵母菌的發酵。而有酵母菌的地方,黴菌是不容易生長的。

非理想狀態下Newton's CRADLE(牛頓擺)能量傳遞與單擺週期的探討

探討在非理想狀態下影響1.牛頓擺碰撞之能量傳遞與2.單擺週期的因素。在牛頓擺實驗中,拉起一側的鋼珠,當釋放時,鋼珠(擺錘)將重力位能轉換成動能,並經由與其他鋼珠的碰撞而將能量逐步傳向另一側,使得另一側的鋼珠因能量增加而擺動,且撞擊顆數洽與談起顆數相同,然後鋼珠又延反方向撞回,如此反覆傳遞能量,史牛頓擺持續的擺動。但因能量不完全傳遞,以及鋼珠彼此間的摩擦、空氣阻力的影響等因素,使兩側的鋼珠擺動振福因能量減少而逐漸變小。在此討論撞擊與被撞顆數(擺錘)、擺錘質量、擺錘能量、擺錘種類、擺長,對其碰撞(能量傳遞)次數的影響。在單擺實驗中,單擺每次擺動皆因擺錘與空氣阻力的摩擦而消耗能量,使擺動的振幅與高度會漸漸減少。在此討論擺長、擺角(小於5°)、擺錘大小、擺錘種類及空氣震動的激烈程度對週期的影響。

消失的地心引力

本實驗在探討彈力常數較小的彈簧(即彈簧鉛直懸掛時,受重力影響即可伸長的彈簧)鉛直懸掛,待其靜止後使其落下,彈簧底部的暫時性靜止的現象猶如地心引力消失一般。利用攝影技術,將彈簧落下過程合成為一張合成圖以利觀察。我們由合成圖中發現:(1)彈簧鉛直落下過程中彈簧底部有暫時性靜止的現象;(2)彈簧頂端落下過程為近似等速度運動的現象;(3)當底部開始運動之後,整體彈簧質心受重力作用作等加速度運動,但彈簧頂端部分瞬間速度有減緩(相較(2)之速度)現象。因此我們進一步設計一連串的實驗,研究彈簧基本物理量與此現象間的關係,但其關係並不明顯,最後將彈簧落下過程的運動模式加以模擬、討論。

探討金奈米的顏色變化

我們利用氧化還原法,將HAuCl4 水溶液加入一還原劑,如維他命C,以形成金奈米粒子,改變維他命C 的濃度和劑量,以及反應時溫度,探討不同反應條件下金奈米粒子的顏色變化及聚集程度,並用紫外光-可見光(UV-vis)譜儀器加以鑑定。 實驗發現,在室溫下隨著維他命 C 劑量提升,紫外光-可見光譜的吸收波長愈小,顏色則由紫色變成紅色,而在加熱條件中,則發現金奈米粒子溶液多為紫紅色,表示金奈米粒子間粒徑變大造成UV-vis 光譜向右偏移;而在對照實驗味精溶液中,由於味精本身不具有還原力,不足以還原HAuCl4 以形成金奈米粒子,造成溶液呈現藍紫色,甚至產生沈澱。

揭開水袋驅蠅的秘密

過去曾經用水袋來驅蠅,我們想知道水袋為什麼可以驅蠅?首先我們研究如何捕蠅,根據蒼蠅愛腥味及向光性的特性,利用寶特瓶製作捕蠅器,最後研發拋棄式的四層寶特瓶,不但很有效的捕捉蒼蠅,拿進室內也不會太臭。選擇一些看起來跟水袋有放大、晃光、刺眼的物體,選擇以不發亮的沙袋作為對照組。實驗發現,這些東西如果不晃動,驅蠅的效果就不明顯,如果晃動就比較有驅蠅的效果,但是到底是晃動產生的晃光,還是因為物體的晃動才把蒼蠅趕跑的呢?由實驗發現沙袋在晃動時並沒有與實驗組同時減少的情形來看,我們推論晃光應該是蒼蠅怕水袋的原因。為了確認晃光能驅蠅,我們來到戶外,利用鏡子反射太陽光所產生的晃光來驅蠅,發現驅蠅效果是百分之百。根據研究結果,我們研發了鏡面風車,它不但本身的晃光驚人,它反射在平面鋁箔紙的晃光幾乎和手晃鏡子的效果是一模一樣的。

海底蛟龍

本次的活動,堪稱為一個典型的「行動研究」,期望能藉由探究的活動,嫻熟科學探討的方法,並經由實作過程獲得科學知識和技能,進而運用生活中的常見物品來製作科技。其活動過程是在瞭解潛水艇的原理以及浮力的特性後,經由尋找手邊可利用的各項材料與資源,進行各項實驗活動,成功的自製一艘能潛入水中的潛水艇。

外來植物大車拼-大花咸豐草與鬼針草生存競爭能力之探討

鬼針草家族的管狀花花柱脫落後,其下的子房拉長成為瘦果;瘦果上的倒勾刺乃由宿存萼片變成,藉此構造附於動物體上而到處散播,之後種子由倒勾刺的另一端發芽。大花咸豐草競爭能力遠勝於多數野生植物,唯有芒草可相抗衡。大花咸豐草、鬼針草須有光線才能誘導其發芽;鹽分對發芽亦有很大的影響,當鹽濃度達1﹪時,可完全抑制大花咸豐草發芽;而鬼針草在0.75﹪時即完全被抑制。大花咸豐草能贏過鬼針草的主要原因為壽命較長和枝葉茂盛。