全國中小學科展

高中組

裏海怪物之謎-地面效應

本實驗係架設風洞製造穩氣流,將平板和機翼模型置於風洞前,改變其攻角,並調整移動地面來觀察兩模型在風扇開啟前後於電子秤所顯示出的數值變化,再算出所受升力,以探討「地面效應(Ground effect)」發生的高度,並且和無地面效應時之升力比較。 實驗發現,在靠近地面時,機翼及平板模型升力皆增大,平板及機翼模型發生地面效應的高度相近,而且在機翼攻角愈小,愈接近地面時,相對升力就愈大。 另一方面,實驗結果也表明:在地面效應發生的情況下,平板模型所受升力,會超過無地面效應時的機翼模型,顯示出地面效應驚人的效果,未來若能應用於日常的交通工具上,便可提高能源使用的效益,而達到節能的目的。

水土交融-泥中水的行為

土壤中的水可分為水膜水、游離水及毛細管水,因土壤具有這些不同形式的水分和難以抹除的空氣、礦物質,使其孔隙率不但多變,也成為影響土壤性質的重要因素;鑒於此因,土壤成為一種複雜的非等向性、非均勻的材料。我們從種植盆栽的觀點切入,對土壤的吸水速度、滲透性及含水量加以討論;並以自製器具,測量土壤對水的特性。除了探討其趨勢外,也試圖套入理論及公式來落實想法,並以塑膠珠的含水量實驗,來強化不同粒徑的保水方式,補足土壤含水量實驗不足處。此外也參考了部分盆栽用土需要將土分層的現象,將粒徑分析後的土壤以不同程序將土壤分層排列,再經由這些測量出來的數值,找出最適合種植的土壤排列方式。

f/2

架好單擺的設施後,我們調整信號產生器的頻率和電壓,觀察二分頻的現象,並使用位移紀錄器觀測其單擺振幅的上升過程,為此研究立下基礎。此現象的發生與推導完成後,我們開始進行進一步的分析,調整信號產生器的電壓,改變其振源振幅,觀察下方單擺振幅之變化,加以記錄和繪圖。接著,我們細微地規律更改下方單擺擺長,觀察振源與單擺頻差對飽和振幅的影響,加以作圖分析以觀察此現象的頻寬與趨勢。

簡易消除茶包袋所含漂白劑之探討

由文獻發現我國造紙廠仍使用嚴重污染環境的低濃紙漿氯化漂白和次氯酸鹽漂白。由於漂白過程會發生一系列的化學反應,產生多種有毒物質殘留於紙上。而大多數茶包袋的紙色確實偏白,本實驗乃探討如何藉添加適量的安全物質於茶包沖泡的茶中,而能將茶包袋溶於茶中的漂白劑成份次氯酸根反應成不具毒性的氯離子。實驗結果發現大多數茶包袋均含漂白劑次氯酸根,而且可溶於茶液中,因此選用茶包時,最好選擇茶包袋顏色呈淺土黃色者。而且如欲安心飲用茶包沖泡的茶,只要於每包茶包沖泡的茶液中加入約2mL的檸檬汁或一小塊(約半個小指頭大小)蕃茄,甚或依個人喜好添加其它維他命C含量高的蔬果即可。

拱橋

某日我看到學校旁邊的高架橋之時,忽然想起了中國古代的拱橋,想到古代的科技並不是很好,而其所能承載的重量卻也不見得比現在的橋差,所以我開始想到一橋的型狀是否會影響到它所能支撐的最大力量?如果不會的話,那中國的老祖先又為何要把橋做成彎曲的型狀呢?那如果會的話,它的曲率半徑和它所能支撐的最大力量之間又有什麼樣關係呢?所以我開始進行這個實驗。

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。

分子電容的電解液研究

一、本實驗主要目的在於研究電解液對於分子電容器導電度的影響。二、電子傳導的介質選擇,關係著電解液的導電度高低,選擇時以離子遷移率高低作優先考慮。三、溶質包括有機酸有機鹼,明白兩者間的相互吸引力對於電容器蓄電量的影響。四、選擇能夠產生介質的化學物質時,以能夠產生最大靜電量者為佳,此牽涉到官能基之多寡。五、在本研究使用兩種不同的溶劑、三種不同的有機酸和兩種不同的有機鹼,分別研究十組不同情況下的電解液,對於分子電容的影響,在實驗中尋找導電度最高者的配方。六、經本研究發現,分子電容的電解液在有機酸與有機鹼之當量點時,產生最大導電度。

自動化加工系統

目前工業學校電子科與機工科等,均缺乏自動化之機器設備,尤其在政府大力提倡工業升級的今天,高工學生實在急須一套實用之自動化教學設備以便學習現代之科技,楚故我們幾位對自動化機械有興趣的同學經討論後向老師建議,決定電子科與機工科多位同學配合研究以機械手為主及改良後的第二代之 CNC-2復合機,加上自動送料系統與空壓系統組成一套由電腦控制之全自動化無人加工生產教學設備,希望可實際應用於生產線上,為我國的工業升級盡一點力量。

天然的抗氧化劑

本實驗是探討一般市面上所販賣的茶品對抗自由基的能力;我們利用化學發光原理來進行實驗,所使用的主要器材為:光敏電阻、三用電表及發光銨(Luminol)溶液。使用暗箱及黑布讓發光中溶液所處的環境保持一致性黑暗,以利得到較為準確的數據。所測試的品牌一共有:(1)不發酵茶:茶裏王台灣綠茶、茶裏王日式綠茶、生活泡沫綠茶、御茶園冰釀綠茶、維他露輕體瞬間綠茶、悅氏健茶到油切綠茶。(2)半發酵茶:茶裏王烏龍茶。(3)全發酵茶:茶裏王英式紅茶。(4)後發酵茶:愛之味健康油切普洱茶。由文獻可知,兒茶素具有抑制自由基的功效,其含量越多,抗氧化的能力越大,抑制自由基的能力就越強,則溶液發光反應的時間將會減短。由實驗結果得知:1.各種品牌綠茶抗氧化能力的大小為:茶裏王(台式)>御茶園>生活>茶裏王(日式)>悅氏>維他露。2.其他茶類抗氧化的能力大小為:綠茶(不發酵茶)>紅茶(全發酵茶)>烏龍茶(半發酵茶)>普洱茶(不發酵茶)。

光之尺:解開金屬膨脹的秘密

使用馬赫‧曾特爾干涉儀,它可以利用光波微小波長(可見光400 ~ 700奈米,1奈米 = 1nm = 10-9 m)的特性,來進行微小的長度變化的測量。在干涉圖形中每一個環或圈數的變化都是一個光波長λ,透過觀察圈束的變化ΔN,算出真正金屬所膨脹的厚度。最後,利用熱學中的長度增加量ΔL=L0×α×Δt,得到我們要的:金屬的熱膨脹係數α。