全國中小學科展

國中組

聽酒杯在唱歌-濃度與聲音頻率關係之探討

用沾溼的手指摩擦杯子的邊緣會產生聲音,而且聲音的頻率會隨著杯子的不同,以及杯內所裝入液體的質量及濃度的不同而產生變化。 本實驗是藉由摩擦裝有溶液的杯子產生聲音並探討何種杯子比較適合本實驗之用,以及摩擦所產生聲音的頻率和杯中所裝溶液濃度之間的關係,再用得到的結果來預測和測量溶液的濃度及溶解度的大小。

太陽-請賜我無窮的能量

太陽能電池是近?最『夯』的新興科技產業,太陽能的應用幾乎也漸漸普及到每個人的生活之中,舉凡太陽能?、太陽能熱水器、太陽能手機等,甚至在歐美已經將太陽能發電大範圍的推廣到一般家庭及工廠的供電系統。在全球一片節能減碳的呼聲中,各國無?致?於替代能源的開發,可以預?太陽能將是未?「?色能源」的明日之星。就以?門而言,已有?在少?的家庭接受政府的補助在自己家中裝設太陽能熱水器,各級學校也都有太陽能的專案補助及增置太陽能教學區,可?政府推廣能源與環保教育的概?。我們?用市面上購得的簡?太陽能板,就我們覺得疑惑及感興趣的部分設計?一系?的實驗?比較,獲得粗淺的認?,並?用太陽能板的性質找出光電?與照?之關係。

大水何時來?!?上游降雨量與校園後方基隆河水位關係之探討

颱風過後,無水無電,到處泥濘,一年「又」一年,我們已見怪不怪了!然而,大水什麼時候來呢?基隆河上游到底降多少雨,汐止就會淹水,必須趕快撤離呢?我們決定找尋答案!利用自動水位記錄儀,紀錄校園後方基隆河的水位變化(自民國90年12月至今),江水位紀錄轉成圖表,配合上游的降雨量資料計算分析後,我們看到許多現象:(1)從潮汐變化了解汐止(水返腳)命名的由來。(2)比對汐止與淡水河口的滿潮時間差異,得知汐止滿潮時間約晚了2小時又13分鐘。(3)計算上游主要降雨量與洪峰到達的時間差,得知汐止洪峰時間延遲約9小時。(4)分析得出上游降雨量與校園後方基隆河水位關係式為y=0.3641x+112.85。我們進一步由關係式推估上游平均降雨量達85.4mm/hr時,校園後方的基隆河洪峰高度可能溢堤,此研究希望在雨季期間能提供預警撤離之參考,目前水位仍持續觀測中,未來取得更多資料,進一步修正方程式,更趨近實際狀況後,將可提供更準確之預警參考。

化學反應的觀察與反應速率實驗的研究

國中化學對於化學反應的觀察與反應速率的探討,通常是採用肉眼直接觀察的方法。它只能夠讓學生大致的瞭解化學反瞧前後的差別。至於反應期間的變化情形,則較少討論。再則,就我們的經驗所知,化學反應時的性質改變,除了發生沉澱物或產生氣體的情形以外,還有顏色深度的改變,顏色的突然改變或 PH 值的變化。各種不同性質的改變應有其適當的觀察方法。因此我們研究按照化學反匯時各種不同的性質改變,分別設計適當的實驗方法來觀察化學反瞧的情形並且探討變因如何影響反應速率。

哈日族狂想曲?利用自製日晷,探討太陽與影子變化的規律性

我們實驗發現,影子移動方向與太陽相反,長度變化具有規律性,軌跡呈拋物線形狀。我們並製作各種日晷模型,設計變因進行探討:「牙籤型日晷」的晷針方向朝北方,且以 90 度最佳;只要高度相同,改變「地平式日晷」晷針的角度並不會影響影子的軌跡;而「赤道式日晷」的影子軌跡圖則似一直線。最值得一提的是,為了探討太陽與影子的變化關係,我們不但推算太陽在天球運行的高度角、方位角等,還自製一半球,模擬太陽在天球運行。也從模擬實驗探討太陽的運行是規律的,但影子的移動卻是不等距的!此外,我們更進一步深入探討不同日期正午太陽高度角的變化,藉由太陽在天球運行軌跡模型可明顯觀察到,冬至後不同日期太陽在天頂的位置,有逐漸上升的趨勢。

豆豆發芽的探討

暑假上科學營時,老師教我們玩發芽( sprout )遊戲,愈玩愈好奇,越劃越多,漸漸浮現出變化規則,而引起我們的研究興趣,於是共同探討發芽的變化,以掌握勝利要訣。甚至用電腦來玩,從螢幕上看到具體的現象,建立直接基礎,以激發想像力與創造力。

角與線的邂逅----三角形作圖

三角形有角(angle)、邊(side)、高(height)、中線(median)以及內角平分線(angle bisector)各3個,總共15個條件,從其中任取3個,有95種不同的組合。研究中應用尺規作圖與國中所學的幾何性質,可以作出所有不含內角平分線的48種組合的三角形,含內角平分線的47種組合中,只作出9種,共作出57種組合的三角形。作出的組合中,有27種組合的三角形是唯一的,不唯一的組合中,有16種條件中只包含一個角,而當這個角為直角時,有15種的三角形會變成唯一。也就是說,研究中找到27個三角形全等條件以及15個特殊的全等條件。

水族缸中的隱形精靈--硝化菌與水族缸之氨氮循環研究

翠綠的水草、優游其間的魚兒,好像一幅畫的水族生態缸是一個平衡的生態系。在這個生態系中,生產者、消費者與分解者扮演著物質循環的關鍵角色。水族缸中的氨氮循環是很重要的,本實驗探討氨氮物質對於水族生態系所造成的傷害,以魚體作為生物指標進行氨氮物質處理,發現氨的確魚體造成莫大的傷害甚至死亡。此外氨的分解者~硝化菌扮演著此循環極重要的角色,本實驗觀測平衡的水族生態缸以及著手建立新的水族生態缸,探討硝化菌與氨氮物質(氨/銨、亞硝酸、硝酸)循環與平衡的關係,發現完整的水族生態系中有豐富的硝化菌,且氨氮物質含量較低。並著手培養硝化菌,觀察其型態與棲息方式,發現硝化菌喜好在可以依附固著的地方生長,並有多樣化的型態。以高氨氮物質檢測硝化菌的分解能力,評估硝化菌在生活上的可應用性,發現硝化菌對於高氨氮的污水的確有分解的效用。

您樂透了嗎?

利用硬幣、骰子、撲克牌、電算器等,經由實驗、操作及推論,驗證了簡單的機率原則,並且求出簡單的規律性,進而利用這些規律求解出撲克牌梭哈遊戲中,同花大順、四梅、葫蘆的組合數及出現機率,最後,激起我們研究動機的題目----「中樂透頭獎的機率是多少?」

垂直VS水平─震動對農作物產量的研究

我們這份作品主要是在探討垂直震動與水平震動對實驗中的農作物(苜蓿、小白菜),當處於每日固定時間的震動環境中,其發芽率與農作物重量增加值的情形。實驗分為實驗組與對照組,每天中午啟動垂直或水平震動裝置各 20、15、10、5 分鐘(震動強度大小相同);對照組不予以任何處理,震動時間 0 分鐘。然後每天觀察農作物的發芽數目及幼苗的重量增減狀況,計算出種子發芽率與幼苗重量增加值後,再將結果製表繪圖紀錄下來。研究結果發現,受垂直震動影響的苜蓿與小白菜種子發芽速率較快,發芽率高於未受垂直震動影響的苜蓿與小白菜種子。實驗中的農作物種子每日受到垂直震動時,可能增進了發芽機制的運行,因此使得發芽率高於沒有受到垂直震動影響的農作物種子。受水平震動影響的苜蓿與小白菜種子發芽速率較慢,發芽率低於未受水平震動影響的苜蓿與小白菜種子。實驗中的農作物種子每日受到水平震動時,可能影響了發芽機制的運行,因此導致發芽率低於沒有受到水平震動影響的農作物種子。受垂直震動影響的苜蓿與小白菜植物幼苗重量增加值較大,總重量增加值高於未受垂直震動影響的苜蓿與小白菜植物幼苗。實驗中的農作物幼苗每日受到垂直震動時,可能增進了植物生長機制的運行,因此使得重量增加值高於沒有受到垂直震動影響的農作物幼苗,這也可能和生長素的分布有關。受水平震動影響的苜蓿與小白菜植物幼苗重量增加值較小,總重量增加值低於未受水平震動影響的苜蓿與小白菜植物幼苗。實驗中的農作物幼苗每日受到水平震動時,可能影響了生長素的分布,因而抑制或延緩植物生長機制的運行,因此使得重量增加值低於沒有受到水平震動影響的農作物幼苗。綜合言之,我們的實驗發現:每日固定時間的震動以及震動的方式(垂直或水平),確實對於實驗中的苜蓿與小白菜種子及幼苗產生萌芽及生長上的增進或阻礙現象。