全國中小學科展

高中組

培地茅雨水質淨化

長期以來高雄地區水質一直不佳,探究其原因與高屏溪沿岸高氮磷濃度廢水有關。在尋求解決之道的過程中,我們發現了一種在吸收氮磷方面有良好成效的植物--培地茅。實驗結果顯示:培地茅具有在水、旱地生長的能力,即使處於惡劣的環境(200ppm 硝酸鉀溶液試驗)之下也具有良好的生長能力。其中在根部生長方面,尤為明顯(砂耕的根系更以平均一天 2.35 公分的速率在生長)。由於此項特性,使得培地茅在測定氮含量吸收成效的實驗上,有相當不錯的成果(吸收效率:88.7%)。於是我們更進一步地將得到的數據,作推廣與應用:在污染程度不同的地區,採用合適的種植方式,為水質淨化作嚴格的把關。

擋得住的魅力—看你往哪逃

所謂的阻隔點是指將圖上的點標記,而該標記可使其他點無法與之連線。我們將研究『在圖A中欲使其子圖B不存在所需的最少阻隔點數。』其中討論的圖A、圖B為完全圖Km、完全二分圖Kmn、圈圖Cm、路徑圖Pm 及其組合。 一、推導出『在圖Km、圖Cm、圖Pm、圖Kmn中使圖Kx、圖Cx、圖Px、圖Kxy 不存在』這十六種組合所需最少阻隔點數的一般式。二、『在圖Km*Pq中使圖Cx不存在』中發現,當x-m>2時,圖Km*Pq中的阻隔點數需逐層討論。當x-m≦2時,圖Km*Pq中最少阻隔點數的擺法為『使每層Km的點數小於x且任相鄰兩不同層Km上的點間最多存在一連通路徑』。 三、『在圖Kmn*Pq中使圖Cx不存在』中發現,欲使阻隔點總數最少,需將阻隔點放在Kmn的短邊且隨著n與x值不同,阻隔點的擺法有其規則。四、『在圖Pm*Pq中使圖Cx不存在』中,x=4時,可以分割方式得到阻隔點的擺法。在x=6時,改以固定q值討論橫線上的連通路徑方式討論阻隔點數。

小兵立大功-粉筆在化學實驗中的應用

粉筆,在日常生活中可輕易獲得,看似平凡無奇的粉筆,其實可以巧妙的應用在化學實驗上。我們以粉筆為實驗裝置的主角,找出其優點及實用性,並探討實驗裝置原理。我們以改良原實驗裝置,藉由粉筆的取代有更好的實驗結果,並具有相當的穩定性。我們操作改良的實驗有三:(1)離子移動的觀察-課本中以濕潤濾紙上放過錳酸鉀晶體觀察離子移動,我們以粉筆代替濾紙,比較效果的差異,並改變不同電解液,觀察離子移動的速率。(2)電解碘化鉀-不同於在U型管內電解,可直接在粉筆上觀察到清楚的碘分子。(3)鋅銅電池-以粉筆加入浸泡硫酸銅、硫酸鋅溶液與硝酸鉀溶液,可得到較強的電流,這是有別於傳統鋅銅電池的效果,並且可以達到節省藥品的目的,我們分別用8、4、2公分的粉筆進行實驗,比較並探討其中的原因。

神奇的碳素送話機

實驗結果發現在校園中樹木的碳化溫度要在 500℃以上,若燒至 800℃以上時如未做好阻隔氧氣之工作,則樹木容易氧化成灰燼;高溫爐如果乾餾溫度愈高、乾餾停留時間愈久及樹材乾餾減重量愈多則導電性愈好意即愈有利於碳變成石墨結構。在 700℃乾餾後比較各材料之導電性為石墨碳棒>電池碳棒>>鉛筆芯>福木>榕樹>桃花心木>阿勃勒>印度紫檀>台灣欒樹>相思木;碳素粉末顆粒愈小及粉末間愈緊密則導電性愈佳,但是愈緊密導電愈好有一極限值存在。另導電性碳素材料需量多對電磁波之阻隔效果才會有效。我們可以成功製作出可清晰通話之碳阻式送話機,亦可以據此充當測量聲音大小之自製分貝計,從測量結果可以瞭解聲音的傳遞確實是需要介質的。

From Chaos to Regularity : A study In Jet Flow 從混沌到規律--噴流的研究

由於對流體力學及水流至水滴形成的過程感覺好奇,於是在暑假自行研究。

氧化還原反應──金屬鏡的探討

在高一基礎理化實驗中,有一研究氧化還原的“銀鏡反應”實驗,但我們在實驗時卻總得不到理想的結果,所以我們想藉此深入探討,影響氧化還原的因素,並將其應用於金屬鏡的製作。

快樂洗澎澎

這個主題是探討蓮蓬頭水柱衝力與蓮蓬頭的孔數、面積以及孔洞排列方式之關係。 我們推測當蓮蓬頭孔數愈少(孔洞面積愈小),則流速愈大,產生的衝力愈大;反之,當孔數愈多,產生的衝力愈小。我們希望水柱產生的衝力夠大,也希望水柱打在物體上的總面積愈大,但很明顯,這兩個量值是互相抗衡的。 我們以實驗的方法了解孔洞面積、排列方式如何對水柱衝力造成影響。更進一步分析在不同變因下水柱衝力與水柱面積之乘積,因為這是人體感受淋浴的重要因素。 實驗中,我們自製蓮蓬頭,量測水柱對電子磅秤產生的衝力,再將衝力與孔洞的總面積相乘。固定圈數,改變孔數(亦代表水柱的面積改變),然後畫出衝力與孔洞面積關係圖;固定孔數,改變圈數(亦代表孔洞的排列方式不同),畫出衝力與圈數關係圖﹔單圈下,固定孔數,改變單圈半徑,畫出衝力與圈數關係圖。

風碩-室內氣流之探討

炎炎夏日常為了兼顧舒適與節能,會將窗戶及氣窗全部開啟,而窗戶及氣窗的開口位置及大小均影響著室內通風效果,因此我們製作與教室等比例的壓克力模型,拍攝線香通過模型的軌跡,觀察開口對氣流的影響,並將它放置在均勻穩定的風洞之中,以模擬教室的通風狀況。實驗結果,在兩隔板開口對稱時,室內通風率隨隔板距離增大、隨入口風速減小;若在後隔板開了氣窗,其通風率會隨隔板距離減小、不隨入口風速變化,顯示開氣窗將讓室內通風率更加穩定。再者流體在進入開口處時會有加速的現象,其速度變化率會隨入口風速有遞增的趨勢,且隨兩隔板距離增加漸趨明顯;而風速變化率卻與兩隔板距離成指數遞減關係。

三角形內三圓面積和最大問題

在一已知三角形內,嵌入這三個互不重疊的圓(如圖 1 ),怎樣的情況下才使這三圓的面積和為最大?

牽情─雙颱風運動交互作用的探討

去年九月在太平洋海面上出現了一個颱風奇觀─芙瑞達、傑魯德及郝麗三個颱風並列成一行(圖一)當時氣象局曾發佈此三個颱風可能會彼此牽制,發生所謂「藤原效應」,根據中央氣象局的解釋,藤原效應為:「當兩個颱風相互靠近時,他們將繞著相連的直線或大圓圈上的中心相互作反時鐘方向旋轉,旋轉中心的位置,由兩個颱風的相對質量及颱風環流之強度來決定座標。到底颱風在何種狀況下會相互影響?其影響除了行進路徑的改變之外,是否也影響其強度?我們決定整理過去發生的颱風加以研究。