全國中小學科展

第47屆--民國96年

聲音會跳舞

聲音,是藉由固態、液態和氣態等三態,傳遞振動而產生。因為傳遞物質和發音體的不同,使得聲音有「大小」、「高低」和「音色」三種變化。在這個研究中,我們不再用課堂上五官的經驗,來觀察聲音的振動情形。而是利用各種自製的傳聲器、並謹慎控制擴音設備,將聲音的振動情形,以鐳射光顯現出來。再由鐳射光顯現圖案的分析,來找出並說明聲音「大小」、「高低」和「音色」三種變化的特徵及原因。而透過對聲音的研究,這個實驗可幫助我們將生活中的常識、或課堂中所習得的知識,建立一種科學的研究步驟及分析方法,更進一步可獲得「眼見為憑」的科學證據。

往前走,側著走還是倒著走好-倒退ㄌㄨ

實驗主要包括野外生態調查及實驗室飼養、習性觀察兩部分。測量每一隻蟬蟹體長及重量,並拍照觀察牠們的構造,建立檔案,設計各項實驗來觀察蟬蟹的行為,包括趨性、潛沙行為、行動的速度、對磁場改變的反應。光趨性實驗中,我們發現白天的實驗中蟬蟹對光並沒有明顯的趨性;但在晚上的實驗中,蟬蟹向光的機率比在白天的實驗中大的多!潛沙速度的實驗中,我們將砂石的大小分成四組,實驗結果統計出砂石的大小對蟬蟹潛沙速度有明顯的影響;我們使用當地原住民同胞捕捉的老方法,經過改良之後,已能安全又迅速的進行補捉。我們捕捉到的蟬蟹,都是屬於橢圓蟬蟹(Hippa ovalis)。在沙質海灘捕捉到的數量比在礫石質海灘多出 1.5 倍,由此可知,蟬蟹在沙中活動為主。

廢棄木屑催化水解的探討

本實驗以不同類型酸作為木屑纖維素水解的催化劑,以及在不同反應條件(如加熱溫度、時間)下,探討木屑纖維素催化水解的成效。 \r 我們利用催化劑加速木屑纖維素水解成葡萄糖後,一部分溶液加入定量的斐林試液,觀察Cu2O(s) 沉澱量變化,另一部利用旋光度計測定醣類的旋光度。進一步,想要利用催化效果佳的催化劑,改變操作時間、溫度時,找出一個最佳的反應條件。同時利用最佳操作條件,改變水解液與木屑原料之比值,使木屑纖維素轉化為再生性能源能有效被利用。 \r 結果顯示,木屑於不銹鋼容器中加入小鋼珠,以質子酸與路易士酸(0.3 N HCl + 4.0 AlCl3) 為酸性催化劑組時,木屑纖維素催化水解產生葡萄糖的效率最佳。

迷途知返?-圓內彈性碰撞回歸問題

本研究探討的是圓內彈性碰撞回歸問題,我們規定軌跡只能跑直線,而且限制碰撞是彈性碰撞,這裡所謂的彈性碰撞,指的是入射角等於反射角,在這兩個條件下,我們將針對不同的入射角,探討有沒有可能於出發後,再度回到原來出發點。本研究的內容涵蓋入射角是整數、有限小數、分數、有規律的無限小數以及沒有規律的無限小數。而且經過我們的研究,得到了一些簡易法則,判斷是否能夠再度回到原來出發點,以及在能回到原出發點的情形下的最少碰撞次數。換句話說,只要給我們一個入射角,我們就可告訴你,在圓內彈性碰撞後,能不能再度回到原來的出發點,如果可以再度回到原來的出發點的話,我們可以進一步告訴你,出發後到下一次回到原來的出發點之間,總共碰撞了幾次。

吸金耶!磁性奈米金粒的製造與修飾

研究中主要是利用簡易的化學反應製造出含金粒子的磁性奈米粒,能應用在生醫、環保等多種領域,故此高反應性的磁性奈米金粒未來發展潛力無窮。 根據 分別改變 Fe2+和 AuCl4− 的莫耳數比、加氨水前的反應時間、等比例下反應濃度等變因,製成最佳型態的磁性奈米粒。並將產物浸泡於帶氫硫鍵的p-Nitrothiol Phenol( PNTP )中,再以拉曼光譜儀測試磁性奈米粒外層金粒子所鍵結的PNTP 含量,比較出可參與反應的金粒子數;實驗後發現固定四氯金(Ⅲ)酸濃度時,硫酸亞鐵溶液濃度越高,平均產量愈大,但含金量下降;而 Fe2+和 AuCl4− 的莫耳數比固定時,反應的濃度會影響磁性奈米粒的型態;加氨水前反應時間愈長,平均產量變動不大,但含金量先上升後下降。

樂活腳踏車安全照明之研究

腳踏車是一種非常環保的交通工具,因此我們從環保觀點著手研究,利用人力很方便能產生的動能,再利用動能轉換成電能發電。 本研究分成機械結構及電路迴路兩大部分。機械結構有自行設計的 : 1. 不用下車的自主發電機構。 2. 回收煞車時的制動能量輔助發電機構。 均利用繩索的張力傳導力量,並利用槓桿原理對發電機(或稱磨電燈)施力,使其碰到車輪而轉動發電,同時利用彈簧回彈歸位。至於電路部份有簡單的整流、濾波、穩壓以保護電路,還有可以把能量儲存的充電電池。使得腳踏車也具有主動照明、警示的LED 燈,避免一些意外的發生,以保護騎士的安全。 同時實驗了施力大小對發電機轉速的影響、以及煞車輔助制動能力的大小、了解到能量不滅定律。並且實驗行車速度與發電的電壓、電流的關係,以及充放電實驗用以了解電池蓄電的效果。依據實驗結果反覆的驗證,改進機械結構與電路系統,以提高系統之效率與實用性。

爬樹猴之爬升研究

爬樹猴為一鐵絲彎成的梯形框框,四個角彎成小圓圈,串過繩子後將繩子上端固定在吊架上,交替拉繩子下端可使爬樹猴上升。本實驗主要目的在研究爬樹猴爬升的原理,並探討影響步幅及負重能力的因素。實驗發現爬樹猴藉著扭轉身體而改變摩擦力,左右兩邊輪流當支點,另一邊則順著繩子向上滑動。實驗中意外發現吊架扮演著重要而有趣的角色,使用固定吊架或活動吊架竟然使爬樹猴上移的過程相反。深入研究之後,發現繩子的彈性及猴子的形狀都扮演著非常更重要的角色。

循尋冪祕--一、二次等冪和問題之探討

數學之中,常有一些數組有著特殊的性質,等冪和數組便是其一,至今仍是尚未完全解決的問題。而這次我們的研究對象,卻非一般的等冪和數組,而是一種奇中之奇,有著更微妙特性的數組,恍如不死之身,無論層層剝削,仍為等冪和數組的一員。為何他有著不同凡響的身世?和對稱究竟有什麼關聯?又有著什麼更耐人尋味的特質?值得加以探討。

光鮮外表下的神秘面紗-探討草莓果實生長及其生殖

草莓是一種奇特的植物,與一般人所認知的「果實由子房發育」有所不同,實為花托膨大而來,即聚合果,然而佈滿果實外表上的點點為瘦果。本作品主要針對草苺果實的生長及生殖做主軸,進而延伸出許多實驗來逐一驗證我們所發現、疑惑的!除了最基本的觀察,草莓果實由授粉後至果實成熟其外觀的變化外,並結合生物切片技術,來了解內部花托膨大、維管束與澱粉分布的情形;瘦果生長階段的內部構造,比較幼年瘦果與成熟瘦果的異同。創新的是結合化學與物理,以影響種子萌發之因素來設計:將浸泡過熱水、不同濃度的酸鹼溶液及經過低溫處理的瘦果來做培養,利用匍匐莖無性生殖之外的方式,培育下一代!

大指蝦蛄打鬥行為與居所競爭研究

「大指蝦蛄」在尺寸20×20×15cm及沒居所情境最易打鬥,打鬥順序是威嚇行為、攻擊行為及被攻擊者防禦行為,最後是輸者逃避或背對行為。雌性、體型差距15%的小型蝦蛄、蛻殼1天的蝦蛄及展示點深紫色蝦蛄,威嚇行為次數較多。主場蝦蛄、雄性及體型大的蝦蛄打鬥能力較強。雄性及體型大的蝦蛄爭奪居所越容易成功。