全國中小學科展

高中組

紫!白!棕?綠?鹵化鉛與雙氧水反應的探討

在專題實驗中將 KI(aq)與 Pb(NO3)2(aq)反應產生的黃色 PbI2(s),偶然地加入雙氧水後,發現反應非常劇烈並產生紫色與白色氣體,這種奇妙現象引起我們的興趣。再者 KBr(aq)、KCI(aq)與 Pb (NO3)2(aq)反應產生 PbBr2(s)、PbCI2(s)若加入雙氧水後,是否反應會產生紅棕色與黃綠色氣體呢?為了揭開這些問題的謎底,於是我們著手設計並進行實驗加以探討。

大自然的飛行家—蝴蝶飛行之初步探討

本研究主要針對蝴蝶之飛行進行探討,研究中主要探討蝴蝶翅膀形狀、身體重量、翅膀面積、展弦比、拍翅頻率、環境溫度及溼度對飛行速率之影響,並利用自製之風洞裝置,觀察蝴蝶之拍翅動作,分析通過蝴蝶模型之氣流方向及相關力量。 研究結果顯示:紋白蝶展翅約4.5~5 cm,平均展弦比(AR)為1.71 ± 0.12,身體重量約為 0.06 ± 0.02 g,翅膀面積約0.0012 ± 0.0003 m2,當紋白蝶身體重量愈重,則翅膀面積亦愈大。另外,紋白蝶展弦比愈小、身體重量愈重或翅膀面積愈大,則飛行速度亦愈快。23℃時,紋白蝶飛行速率為1.01±0.24 m/s,當環境溫度愈高(5、16、23℃),則飛行速度亦愈快。風洞實驗發現:蝴蝶拍翅時,前、後翅連接在一起,而形成一作用單位。翅膀上下運動時,翅能在縱軸上扭轉,在高舉及下拍時產生傾斜之現象,類似推進器扇葉之機制。蝴蝶拍翅時,可在翅上方及前方產生低壓帶,在後方產生高壓帶,以利蝴蝶向前方飛行。另外,翅緣彎曲角度愈大,蝴蝶模型之上升高度亦愈高,當彎曲角度60°時,蝴蝶模型之上升高度最高(2.2±0.1cm)。

電解質水溶液導電度變因之探討暨亞佛加厥常數之測定

化學課本中層述及電解液導電度隨濃度增高而變大,然而導電度是否隨濃度升高而無限上昇呢?又除濃度因素外,是否有其他變因?其影響又如何?故欲藉此實驗作一番探討,俾使同學們對電解的導電度能有一全盤的瞭解。

探討地錢氣亂運動之生理及環境因子對其氣孔之影響

我們經由高中生物第一冊第八章「蘚苔類與低等維管束植物」之內容介紹,了解蘚苔類植物,為了適應陸生環境,而衍生出「氣孔」的構造。仔細觀察「地錢葉狀體之切面圖」,並與「種子植物」保衛細胞的形態圖作比較,發現地錢的孔邊細胞與種子植物的保衛細胞有形態及構造上的差異。究竟地錢氣孔是如何開合,又外界的因素是否會影饗其氣孔的開合或大小之變化?我們欲藉此實驗,一探地錢氣孔之奧祕。

第三葉在那裡?槐葉蘋之研究

在校園的天井中,看見由老師自外校帶回的槐葉蘋,葉面上毛絨絨的,十分奇特。興緻所然,便查閱資料,得知其為三葉輪生,但只見兩葉浮於水面,第三葉在哪裡?於是展開一連串的研究行動……。

費老先生有群蛇,咿呀咿呀喲

於高二下學期排列組合的課程中,一道有關棋盤形街道走捷徑的問題,改變遊戲規則來延伸探討不同狀況。首先,設計電腦程式來確定答案的正確性,以及用數學歸納法找尋其中的規則。最後,在解題的過程中發現其解竟然與費氏(Fibonacci ) 數列有著密切的關係,並且從中發現解題策略,進而試圖推測空間狀況是否仍有如此奇妙的結果。

『葉』問『綠素』電從哪來?

生活中有很多因應各種需求的電池,各家廠商也改變電池的結構與化學物質,符合所需。但大部分都需要回收。因此本實驗所討論的希望能回歸最基本的電能需求,以最簡單與自然的方式,製造可簡易使用的電池且不會對環境造成過度污染。

奈米光觸媒的應用—海上除油污

幾年前希臘籍貨輪在墾丁外海的擱淺漏油事件,造成海洋生態很大的傷害,如何分解這些油污又不對環境造成傷害,便是十分重要的課題。目前處理方式多採用吸附劑吸收濃縮後、進行熱處理分解的方法,但這種處理方法效率低,於是我們便研究光觸媒的方法處理。根據現有資料顯示,二氧化鈦光觸媒受紫外光照射後,會產生活性氫氧自由基或超氧離子,容易使有害的有機化合物分解為二氧化碳和水等無毒性物質。而光觸媒要發揮作用,必須使反應物接觸到觸媒表面,因此我們將之作為奈米管,增加其表面面積,進而提高反應速率。

在人工磁場下

磁場對生物的影響,的確是存在的。這點已有人做過實驗並參加科學展覽,而我們在看過他們的實驗後,即對此深感興趣。因我們也曾經設想,如把一隻魚放在強烈磁場中,它是會口吐白沫,橫屍水面呢?還是活力充沛,精神更佳呢?不過拿魚來作實驗畢竟是不太容易的。既知磁場對生物的生長速率有顯著的影響,為什麼到目前還未聽說人工磁場應用在農業上的事蹟,還未看到農夫們因額外的豐收而喜悅?原來到目前為止,只知磁場對生物有影響,但對影響的原因和應用的價值尚未聽說有完整的解釋和評估,農夫們當然不可能為不共確定的結果就在田中放了大量的磁鐵。所以我們就想藉不同受磁時期對植物生長的影響於此作小小的探討,希望能在植物的生長初期中找到一個適當的受磁時期,讓植物在此時期接受短暫的刺激後就能以較高的速率你長,而不用從播種到結實都受磁場的刺激。當然,找一個適當的磁場強度與以匹配也是很重要的,所以我就設計了這同時控制兩個變因的實驗。

多功能虎鉗之研究

在二、三年級中,分別上到機械工作法及機械製造,尤其在鉗工工作法及銑床工作法中,老師授課有提到如何使用各種不同的虎鉗來夾持各種不同之工件來進行機械加工,遇到特殊形狀工件時,如圓球、斜度或不規則之工件就無去夾持,就必須使用特殊虎鉗或夾具才能夾持加工,感覺到非常麻煩又浪費時間且必須準備各種虎鉗,所以引發同學想研究設計一台多功能虎鉗可省時又方便且能夾持各種不同之工件。 另一種研究動機因素就是在加工過程中如果有加工程序錯誤時,有些加工部位就無法加工(如一件工件有直槽又有斜度,旦斜度把工件切成三角形,如果先將斜度完成,這樣直槽就無法加工),所以整個工件就可能報廢,學生練習是無所謂,但如果是外面工廠,加工一批大量之工件,因為員工的疏忽而加工程序錯誤導致工件必須報廢或需製作模具來加工,這對工廠而言是一種隕失,如果這時有一台操作簡單方便的多功能虎鉗,就能減少慢失及節省成本。 種種的因素,因而讓我們產生了興趣,著手研究設計改善對工件夾持的問題,達到我們所頂期的功能,對教學或工廠有所幫助的多功能虎鉗。