全國中小學科展

國中組

探討火山爆發

「火山」爆發的原因,對我是有很大吸引力的一項研究因為在電視上以及報章雜誌上常常提到這個問題,基於好奇心情,引起我的動機,於是我們便向老師請教,經老師指導下,更激勵了我們研究的興起。

做ㄧ個能輕易測得地球半徑的人--利用太陽光求地球半徑

在校園中,利用光的直進性、重力及連通管原理,設計出一套器材,利用兩支可伸縮活動的塑膠桿及一根中間穿了洞的木桿,使用尼龍繩垂吊一個500公克的鉛垂來設計出絕對的垂直,在鉛垂底下擺一塊一公尺長、厚一公分的木板,並在木板四周裝上螺絲,方便調整水平,利用水平儀來維持絕對的水平,利用googleearth找出同經度不同緯度的兩個地點,並利用中央氣象局的日出日落表找出實驗當天太陽通過子午線的時間,然後藉由測量同時間、同經度不同地點,兩地尼龍繩上的標的物高及標的物影子的中心到鉛垂中心的距離,並利用三角函數算出太陽的仰角,藉由同時間、同經度不同地點兩地的仰角差及兩地的距離來算出地球的半徑。我們得出地球半徑平均為6367.9公里。

Domino & Taguchi -骨牌效應與極速最佳因子研究

Domino是一門學問,其中「推推樂」只是多數人對骨牌的刻板印象。其實它有著「物理」碰撞和「數學」推砌的多樣變化,而本研究在探討骨牌效應及極速下的物理現象。研究分別就 速度實驗、因子實驗與「Taguchi-田口法」實驗三階段進行。在經多次實驗記錄、討論,提出結論如下:一、骨牌間傳遞速度呈現暫態週期性,不同因子呈現不同變化週期。二、骨牌效應下發現,骨牌間距小、質量輕、重心於中心趨前及擺錘質量大、撞擊角度大,速度效應最佳。 三、極速最佳因子研究中,經分析因子實驗數據,依照田口 法最佳化實驗,並經驗證後發現,最佳因子組合是:骨牌間距小(2cm)、骨牌重心中心趨前、擺錘質量重(22.24g)以及撞擊角度大(90°)。與單一因子實驗呈現高度相依。

標會利潤的計算

目前社會上,我們常聽到人們談到標會,可見標會非常的普遍,因此引起我們的與趣,我們產生了兩個問題:1.標會是什麼 ?2.標會的利益是什麼?也就是說為什發會這麼普遍?我們這篇報告是針對這兩個問題的探討:第一:樣會是以某人為召集(即為會首)他召集了一些人,(如十人)參加第一個月”每人(會首除外),繳一定額(如 1000 元)給會首(即 10 , 000 元),第二個月即開始標合,其他十人需用錢者,以出最高價者(如 200 元)得標,則會首繳 1 000 元,而其餘九人未得標者,繳 800 元,共 8 , 20 0元給得標者,得標者為死會,以後每月繳1,000 元,至最後一人得 10 , 000 元為尾會者。以上是解釋標會的意義,下一個問題才是我們的主題第二:標會的利潤何在?如何計算?計算的標準是什麼?我們想了很久,決定以銀行的利率(放款及存款)及二分五厘(約二倍於銀行利率作估算此會利率)為計算標準。

清潔溜溜-理化課本﹙二﹚肥皂實驗的探討與改進

為了探討影響製作肥皂的各種因素, 本研究首先從原料中各種不同的油脂類著手,接著分析相同的脂肪加入不同濃度及不同種類的鹼液製作出來的肥皂有何不同?除了探討成分原料之外,我們也研究在製造的過程中,加熱、加酒精及鹽析是不是絕對必要, 加和不加有何差別?製作出來的肥皂,我們探討它的pH 值及去污效果,加入不同的添加物會不會有不同?另外,我們使用回鍋油來製作環保肥皂, 並改進它的顏色及外觀。我們將實驗的成果一一貼上標籤, 讓有興趣的研究者能細細分辨它們之間的不同。最後, 提出我們對課本肥皂實驗的建議, 包括所使用的油脂和鹼液, 操作實驗時的安全注意事項等等, 並且拿老祖母時代所用的肥皂來做分析和比較,希望把我們研究的結果和大家分享。

點食成金--粗糠與常見材料的保溫、隔音及緩衝效能之研究

本研究檢驗粗糠是否具保溫、隔音及緩衝能力,用各種材料包裹玻璃瓶,測試瓶中水溫降低的速率;設計無線控制的隔音實驗箱,測試材料在不同厚度下單獨成層、均勻混合及分層放置時的隔音效果;用電磁裝置自由釋放水球,藉由水球破裂判定材料緩衝能力。實驗顯示:一、粗糠保溫能力與棉花相近。二、粗糠粉隔音能力最好(-1.32dB/cm)。三、將兩種材料分層放置或均勻混合,可提升隔音能力。四、粗糠緩衝能力比海綿效果好。證實粗糠在保溫、隔音及緩衝方面表現優異,並利用粗糠創意製作(一)保溫:水壺保溫袋、鍋墊、杯墊、隔熱手套;(二)隔音:耳罩、隔音板;(三)緩衝:頸枕、睡枕、椅腳墊、鞋墊、椅墊、包裹填充物,使被廢棄的粗糠創造了極大的經濟價值。

鄒之風聲-風笛

「風笛」又稱為「竹製響片 Euvuvu」,曾是鄒族用來傳遞訊號的工具,也可作為趕鳥器。風笛在轉動的過程中,響片會不斷的繞繩子轉動而拍打空氣產生聲音,這是風笛發出聲音最主要的來源。轉速越快、繩子越長、繩子粗細適中、響片截面積越大時,風笛的響度越大;轉速越快、繩子粗細適中時,頻率越高。因為響片繞繩子轉動時,繩子會變形而產生「彈力」;再加上「昇力」方向的改變,使得風笛常常會在「不同平面」上下轉動。

整潔比賽的剋星!校園幽靈蜘蛛〈Pholcidae〉之研究

觀察幽靈蜘蛛外部形態發現,校園內幽靈蜘蛛有三種,分別為壺腹蛛(Crossoprizalyoni)、Micropholcus fauroti 及幽靈蜘蛛A,其中Micropholcus fauroti 為台灣新紀錄種,幽靈蜘蛛A 則有可能是新種。綜合行為及生理研究結果顯示:幽靈蜘蛛多生存於陰暗的角落及較無干擾的地點,具有負趨光性;適合活動的溫度範圍介於11-32 ℃,當溫度低於5 ℃則幽靈蜘蛛的活動力會降低,而超過43 ℃蜘蛛會麻痺,超過50 ℃幽靈蜘蛛則會死亡。人工飼養之下,發現幽靈蜘蛛在產卵後,有叼卵到處行走的行為,對卵的保護周到。佔網研究顯示,網上無蜘蛛的情況下,入侵者會佔據空網;當網上有蜘蛛時,體型大者為最後的勝利者。六個月的校園幽靈蜘蛛群落調查發現,幽靈蜘蛛在五月時族群數量增加,推測為繁殖季。其主要食物來源為雙翅目昆蟲,建議學校可適度地保留幽靈蜘蛛的網,其不僅是害蟲的天敵,更是免費的捕蟲網。

游泳池追逐戰

在陶哲軒教你聰明解數學中有一個題目:一個學生在正方形游泳池中央,他的老師(不會游泳)站在游泳池邊的一個角上。老師奔跑的速度是學生游泳速度的三倍,但學生在岸上跑得比老師快,只要學生能到達岸邊尚未被老師追到即算成功逃脫。請問男生能逃脫老師的追逐嗎?(假設兩個人都可以自由移動)。從此題中提出不同的想法,進而去思考不同移動方式與移動距離的關係,並作探討與分析。從在正方形游泳池上的游泳池追逐戰,延伸至在不同的形狀如圓形及正三角形、正五邊形、正六邊形等,並設計與討論不同逃脫路徑中,學生仍能逃脫時老師的速度最大為學生的幾倍。最後推廣到在正多邊形內設計學生逃脫路徑並研究其師生的速度比。

水滴中的「晶」靈

本研究使用水珠結晶法,以低倍數顯微鏡,快速且容易的觀察到結晶的細部變化。再以加蓋、過濾、重力與音波為變因,探討其對晶體成長的影響。過濾可以去除晶種,使晶體呈現分散式生長的機率高。加蓋蒸發慢,晶體成長慢,容易有高透明度的規則晶體。水珠中過飽和度濃度的高低與均勻,會影響晶面上各點的成長速率。速率不一致,晶面上會出現紋路。高頻率聲波,疏部與密部也會造成晶面旁的濃度時高時低,導致晶體出現不規則。反觀晶型只與離子半徑比有關,離子半徑比0.414~0.732間,會形成立方晶系(正立方體晶體)。但若半徑比越接近0.414,晶體越容易吸水,形成含有結晶水的晶體。半徑比越接近0.732,越容易形成長棒狀的晶體。