全國中小學科展

高中組

水落石出

在一次至羅東溪邊烤肉的戶外活動中,發現溪旁的石頭大多比手掌小,有位同學憶及他曾在較上游之處戲水,其溪旁的石頭大多有手掌大。教科書上寫著:「在河流上游沉積物顆粒較大,隨著向下游漸行,其沉積物顆粒漸小。」而真實的情況真是如此嗎?其顆粒大小差異有多大呢?河水的淘選能力又是如何?

鋼珠在旋輪線軌道上運動的研究

鋼珠在旋輪線軌道上純滾動時,有等時性,其簡諧運動的週期和振幅無關。用電腦繪圖,畫出旋輪線,再用電腦割字,在壓克力上割出旋輪線,組合成旋輪線軌道。 1. 測量鋼珠在旋輪線軌道上作簡諧運動的週期,證明鋼珠純滾動時,週期和振幅無關。 2. 鋼珠由軌道不同高度(h)釋放,測量運動至底端的時間(t),質心速度(v),作 t ? h圖,以及v ? √h 圖,可找到鋼珠發生滑動兼滾動的臨界高度,求得靜摩擦係數。 3. 兩相同的鋼珠,一靜置於完整旋輪線軌道的底部,另一個由高度h1處釋放,被撞鋼珠滾動上升到最大高度h2',由h2'和h1的關係式可求得恢復係數。再將一鋼珠靜置於半旋輪線軌道的底部, 另一個由高度h1處釋放,原靜止鋼珠被撞後作水平拋體運動, 可量出 v2',作v2' ? v1 圖亦可求出恢復係數。

順風而上

去年我們自製一個風洞裝置,希望能以實驗來觀測各種圓柱體造成飄浮\r 現象的情況,但是因為某些技術層次的無法突破,效果不盡理想。今年,我\r 們解決技術上的障礙,並改良風洞箱及測量方式,希望能一圓去年的夢想。

身歷其境---有關3D影像照片之物理原理的探討

國三的地球科學課本內有一頁觀察地形的立體空照地圖,利用紅綠兩色眼鏡來看地貌的立體圖像,一些雜誌也有關於立體攝影的文章,利用相機拍出不同視角的兩張照片,再把兩張照片並在一起看出立體影像,這樣的立體效果與地球科學課本上的空照地圖的立體效果的作用不同。因此,我們想可否把這兩種效果合為一,利用一般相機來拍攝景物,沖洗出來的照片,再經由紅綠眼鏡來看照片,而呈現立體效果來,這不是一件有趣的事嗎? \r 在高雄科學工藝博物館也看到「回到白堊紀」的3D立體電影,更令人激起製作3D照片的決心,經過多日來的努力,終於有了以下的成果。 \r

圈圈相連到天邊

四張郵票,四種價值,卻能湊出1~10連續不斷的十種價錢。一張圖,能填入的數字與擺放的位置隱藏著絕妙的數學問題。對此,大家給了它一個名稱—IC圖。 我們將IC圖推廣到複雜的進階圖形,分別是多重放射圖、長鏈放射圖、階梯放射圖;環的研究則有三角環、四方環連接圖。它們的關係大致如下: 關於更複雜的圖—環與放射狀的結合,我們期望能在未來一窺其奧妙。

貓空纜車T16塔柱基礎鄰近地區之地質問題

從貓空纜車T16 塔柱基礎地區之?探岩心檢核,實驗室試驗及各項收集資料的研究結果顯示,該塔柱基礎鄰近地區在地表下10 公尺以內的岩石品質指標,大部份皆小於25 以下,其地層屬於破碎狀態。薔蜜颱風24 小時累積降雨量超過400mm,使得土壤及岩石等地質材料在颱風豪雨的浸潤下,含水量呈現飽和狀態,間接弱化其地質材料的強度,減低該邊坡地層的穩定性,本研究地區在颱風豪雨的侵蝕作用下,因此產生了長約200 公尺,寬約40 公尺之邊坡破壞。本研究工作包括:地質資料收集,邊坡破壞勘察,岩石露頭位態量測,?孔岩心之岩石品質指標估算,地質材料樣品採集,含水量及液性限度試驗,力學強度試驗,地形剖面繪製,研究結果分析與討論,以及本報告撰寫等工作。

鐵鏽蝕暨常見金屬腐蝕動力與熱力的探討

鐵鏽蝕過程一般視為是無用的電池(電化學),若我們能將這化學能轉變為電能再轉變為熱能加以利用,是科學展覽作品中的一新研究領域;況且高中化學(三)鐵鏽蝕實驗,僅定性驗證鐵鏽蝕陰、陽極產物及酸性物加速鏽蝕的變因而已;在歷屆高、國中科展作品中也沒有出現量化的資料。囚此,本研究希望從鐵鏽蝕暨常見金屬腐蝕動力與熱力的問題著手於量化方面的探討。 在應用方面,若能提高鐵鏽蝕過程的發熱速率,降低材料成本,化腐朽為神奇,將這些自發性的金屬腐蝕有效的利用,在創造能源並兼顧環保概念的實驗設計中,為維護地球資源盡心力,這些就是我們的研究動機。

光碟之死—資料不見了

基於市場對光碟片耐用程度的比較付之闕如的情況下,使用九種對光碟片可能受損的實驗,針對二十三種不同品牌的光碟片進行測試,結果發現一般光碟片對0~100℃的溫度改變、強光的短暫照射、微波的環境干擾等均不會毀損光碟片,導致資料的流失。但對於摩擦、高溫、紫外線及有機溶劑的侵蝕均會造成致命的損傷。依據耐損害的程度大小我們發現太陽誘電、三菱、精碟、錸德及 imation 等品牌保存資料的性能較好。根據實驗結果也提供使用者,當光碟片無法讀取時,一些可行的解決辦法。另外,光碟片標籤層的脆弱性遠高於基版層,和一般的認知顯然不同。

神奇的蔬果汁

日常食用之蔬果除含豐富膳食纖維、維生素及人體所需的多種離子之外,亦具有抗菌效果。本研究藉由濾紙環片擴散法篩選二十三種常用蔬果之抗菌性,進而探討酸性蔬果與香辛蔬果是否與抗菌性有直接關連,最後期能將具抗菌效力之蔬果原汁作為抗菌添加物,應用於芥末、素沙茶醬、抹布、水中,以降低食物中毒機率,並使生活環境更衛生與健康。經實驗結果選取對大腸桿菌具強抗菌效力之檸檬、楊桃、葡萄柚,作為抗菌素沙茶醬及抗菌芥末之添加物。抗菌調味料的製作方式非常簡易,將楊桃、葡萄柚或檸檬原汁以重量2:1 或1:1 加入芥末或生蛋黃素沙茶醬中,不僅有效降低生魚片或生蛋黃沙茶醬中之生菌數也適合生活中之應用。另外,以檸檬為抗菌添加物所製成之抗菌水與抗菌抹布,不僅應用方便更能有效降低菌量。抗菌處理時間以0 小時為最好之應用時機,其中抗菌水為1:10﹔抗菌抹布為1:40 之比例為抗菌效力最佳且實用性高。

圓柱體作純滾動時的靜摩擦力的研究

在做聯考題時發現有火車的啟動需要靠摩擦力的試題,在一般人的直覺中,摩擦力總會影響物體前進的速度,使其減慢,怎卻反而幫助火車前進呢?這便激起我們研究的動機。