全國中小學科展

第50屆--民國99年

落葉變黑金-由校園落葉製成活性碳應用於高中實驗室廢液處理之研究

目前用以製成活性碳的材料為木材、椰子殼、稻殼等,皆為質地較粗的纖維材料,而我們採集校內福木及欖仁落葉製成活性碳,經電子顯微鏡觀察,孔洞密度皆比工業用活性碳大,孔洞個數較多,孔洞的大表面積有利於吸附雜質;經由磷酸化學活化的活性碳,甚至出現直徑20μm以上的較大孔洞,有利於吸附較大的有機分子。另外,在不同的落葉活性碳對於有色溶液的吸附情形中,不同前處理所製成的活性碳大部份對亞甲?及過錳酸鉀吸附效果頗佳;對重鉻酸鉀溶液吸附效果其次;而對硫酸銅的吸附效果較差,但所有吸附能力皆較工業用活性碳的效果優異,由此可知,我們自製的落葉活性碳能有效運用於校園實驗室有機染料及重金屬溶液之減廢處理,並達到校園廢棄物再利用的目的。

我自己會唱歌

利用資料採礦Data mining 的方式,找出流行歌曲常出現的音律和節奏形式,統計後依照音律的出現比例分配權重,使數千個的音律照著統計結果串接,完成自動作曲。再寫出一程式,讓使用者選擇所要的調性、數量、伴奏類型和速度,做出旋律和伴奏,最後由程式處理過後,以midi的音樂格式在播放軟體上播出。

揭開獨目美女神秘的面紗

獨目棋盤的定義:在m×n的方格棋盤最右上角方格中先放置一個黑色棋子,其餘方格皆為空格,有如白眼球中的黑色瞳孔,故稱之。 獨目棋盤的棋子放置規則:最右上角方格中先放置一個黑色棋子,之後每次可以在剩餘空格中放入一個白色棋子,並且同時改變相鄰方格中棋子的顏色,即黑改白,白改黑,若是空格就無變化。 本文證明了什麼樣的獨目棋盤在放滿棋子後,會讓方格內的棋子都變成白色棋子,並且找出可以令人依循的放棋原則,以及對所有棋盤設計一種通用放法,最後算出一些棋盤的所有放法。此外,我們改變黑棋的初始位置與初始黑棋的數目(可為0),試著探討與原棋盤的不同之處。

愈吸愈「胺」心-胺基磁性粒子吸附之探討

磁性粒子可吸附水溶液中微小顆粒,再以外加磁場將之與水溶液分離,本實驗中的磁性顆粒(Fe3O4)先以矽酸鈉對其表面包覆,以保護磁性顆粒而避免其在水溶液中受到酸鹼的腐蝕,再利用胺基修飾合成具胺基的磁性吸附粒子,用此胺基磁性粒子對水溶液中的Cu2+,陽離子染料(亞甲藍)、陰離子染料(RB5) 進行吸附實驗,發現在pH值約為7時,對Cu2+有很好的吸附效果;pH值約為6時,可以大量移除水中的陰離子染料(RB5),但由於胺基在水中會形成NH3+,故不易吸附陽離子染料(亞甲藍);吸附過Cu2+的胺基磁性粒子,可在酸性溶液中將Cu2+脫附,再重複利用,在鹼性溶液中,RB5也可從胺基磁性粒子上脫附,但效果不如Cu2+。

逃離殺人漩渦

透過研究漩渦的構造,並建立一個裝置來模擬縮小的漩渦,實驗當我們遇到漩渦時該如何自處才能提高獲救的機會?以及有沒有穿救生衣對我們遇到漩渦時脫離的時間有沒有什麼影響。

你可以再“白幕”些~修正帶的結構功能探究

設計問卷調查統計國中同學使用修正帶的狀況及意見。募集廢料並蒐集數十種品型修正帶,經細心拆解,充分了解共同的主要結構功能。歸納為數個傳動環節及部件,以力矩、功率、摩擦力等科學概念由動力面向及速率面向分析其中的輪軸、齒輪、皮帶滑輪等機械裝置,設計相關十個實驗進行探究及驗証。其中最關鍵的是迫緊載帶機制及強制滑動界面的傳動探討。也細膩解析棘輪阻逆、手動緊帶、替換內帶、塗抹頭的設計,凸顯各部件的改良歷程,及許多仍待改進的重點。並比較日常生活中類似修正帶的二輪互動裝置的異同,如腳踏車、錄影音帶、膠捲底片。應用修正帶的設計,經歷反覆思索及實作修正,發展完成以簡易材料製作可持續通用一般雙面膠帶的機身設計。

夏綠蒂的母愛---探究溝渠豹蛛的產卵與護幼行為

本研究在北壽山地區及人為環境中分別探究、歸納並比較溝渠豹蛛的產卵與護幼行為,配合時序持續約二年得到下述結論: 一、 溝渠豹蛛和他種蜘蛛在雌雄特徵及卵囊孵化過程上差異不大,為了適應育幼則有特殊的外形及生活習性。 二、 天然環境及人為環境飼養的溝渠豹蛛,都表現出一致的產卵及護幼行為,但卵囊大小及孵出若蛛數量則不同。 三、 溝渠豹蛛在育幼過程遇到干擾時,對於負掛卵囊及背負若蛛仍克盡職守,不離不棄,期間共約三週之久。 四、 徘徊性異於結網性蜘蛛的若蛛數量及獨立離群方式。若蛛空飄的方向與當天的光源有關。 五、 溝渠豹蛛在帶卵時期有趨向較溫暖環境的習性,但無趨光性。 六、 溝渠豹蛛明顯在育幼過程中較其他種類用心,若蛛的存活數也增加,未來生物科技領域研發蛛絲或蛛毒的用途時,可將溝渠豹蛛作為繁殖量產的種類之一。

『差』之毫釐,失之千里--直笛誤差之探討

本報告透過以PVC管接上中音直笛頭模擬吹奏直笛的?況,?用Spectrogram音頻測試軟體測?所得結果,在管徑、前孔長、前孔寬?、氣??、溫?都被控制為常?的情況下,分別改變其管長、孔徑大小和?孔間距?研究聲音、直笛孔的大小與距?對誤差的影響,藉由孔的直徑、距?與誤差的關係,發現孔?的直徑愈小時,其誤差就愈大。但只要孔徑到達一定大小時,波長的依據會由孔中心變為孔前端,?照此規?進?。當孔之間的距?越大時,其頻?就會愈小。管柱前端效應對頻?的影響遠大於末端效應。但得到這些結果之後,我們又對直笛本身的奧妙產生疑問,於是在討?時先對調音方式進?研究,而發現在孔全蓋住的情況下,調音的效果並?大,而其餘則可藉由移動直笛上段與中段?接距?改變頻?,進?調音的工作。接下?則是討?高八?音是如何產生的,我們發現要使音高八?,必須將大拇指所按的孔改為半孔,於是?解大拇指所按的孔是讓音提高八?的關鍵,?將其取名為高八?音孔。為?要瞭解高八?音的產生,在查資?時又發現直笛發聲時內部產生的駐波並?是只有一種,其最低頻?的整?倍都可形成駐波,而最低的頻?稱為基音,決定音高,其餘決定音色,稱為泛音,所以只要讓原本的基音被?倍頻?的泛音取代,就可呈現出高八?的音。

曲直分明--為何纜車的握臂是彎的?

我們發現各地纜車握臂形式大部分是彎曲的,這是為了美觀?還是有其他目的呢?我們模擬纜車的形式,試做直握臂纜車及彎曲握臂纜車,發現當纜索張力越大時,兩種纜車受到側向力(風)影響後,擺動的時間縮的越短。彎曲握臂纜車受到側向力(風)影響後,擺動的時間比直握臂纜車短,直握臂纜車會產生「單擺運動」,但是彎曲握臂纜車擺動「非單擺運動」。增加纜車的重量,直握臂纜車擺動仍然是一種「單擺運動」,彎曲握臂纜車擺動時間隨重量增加而減少,有穩定的效果。改變握臂形式,當「ㄑ」、「?」、「I」、「L」四種握臂形式纜車,受到側向力(風)影響後,「L」形握臂纜車從晃動到靜止所需的時間最短,「ㄑ」形握臂纜車所需的時間最長。

喚醒大目降一甲子的記憶

本研究主要是民國99年3月4日0304桃源地震(原稱甲仙地震)引起大目降(新化)土壤液化噴砂的奇特景象,其中北勢里與太平里的噴砂點與民國35年新化地震相當,可能與新化斷層有關。研究中的五個地點其噴砂顏色皆不盡相同,根據現地採樣及室內實驗,發現噴砂的土壤物理特性在粒徑分佈、淘選度及礦物種類上,與震度、地震延時及水位高低之間都具有規律性存在。另外,在實地量測及參考現地CPT及SPT試驗,發現本次液化都發生在河流附近的沖積層,其液化深度大多在水位深度以下之2m~5m間,預測最大液化深度可達10m上下,所以在建物安全設計及工程選址應特別注意,避免可能的災害發生。