全國中小學科展

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國中組

水作成的旋轉反射鏡

攪拌水時可以發現液面中心會下凹成一曲面,我們用雷射筆射在液面上發現會反射聚焦成一點,看起來就好像是由水作成的反射鏡一樣,我們想研究看看,轉動速度的快慢,對旋轉之後結量出焦點(84年全國科展物理科第一名作品;這是在靜態中測量,對於旋團時動態的焦點則無法得知。利用凹面鏡可反射光線聚焦,應用在日常生活中極廣,但是若讓鏡面旋轉時焦距如何?\r 我們試著來研究轉動中的液體,其聚焦情形與轉速的關係,利用雷射光的直線性及單束光較容易觀察與測量的性質,設計裝置來研究液體旋轉時的焦點位置及其影響機制。期能對旋轉液體的光學性質更進一步了解。

一池水知多少?辛普森法則之運用

農曆年前石門水庫的水位急速的下降, 導致民生及工業用水不足, 而有限制用水的政策,更別說是供給農業使用的農業用水,農夫們因用水不夠而休耕,像這種情形每逢乾旱季節時就時常的發生, 是不是我們石門水庫的水裝的不夠多? 而我們又要如何知道石門水庫的蓄水量? 適逢數學課學到體積、面積與容積的算法, 於是我們就想利用這種算法來思考, 如何測量石門水庫的蓄水量?在思考的過程中經由資料蒐集與分析, 幾經討論乃決定使用辛普森法則運用於容積的計算, 但水庫的容積是如此的龐大, 欲解此難題, 有組員提出何不以學校內生態池為實驗標的, 因此, 本實驗以生態池為標的, 希望借此方法能推及各種不規則形狀的水池、湖泊、水庫? ? 等等的容積計算, 同時在操弄過程中能了解水池、湖泊、水庫所具有的蓄水與防洪功能, 又借由電腦強大的運算功能處理繁雜的測量數據, 更能精準算出結果。

開發葉綠素檢驗微量重金屬的方法

利用天然含鎂離子葉綠素較不穩定而銅葉綠素穩定的特性,藉由銅與天然葉綠素結合,檢測葉綠素螢光強度的變化來檢驗金屬離子濃度。以相機和自製光源檢測螢光,我們發現葉綠素螢光會隨著銅離子濃度變化,銅與葉綠素反應後螢光會變弱。本研究已成功發展一套極簡易、靈敏的金屬離子檢測系統,達到相當低的偵測極限,目前可以檢測到1.6 ppm的銅離子。

一本萬「曆」--農曆19年7閏之探討

本研究主要探討農曆閏年規則是否會造成19歳生日時公曆與農曆重合,並進一步探討是否有其它歳數生日時會重合,另一方面則探討閏年的周期及閏月的規侓,並比較各種曆法,如陰曆、陽曆、陰陽合曆閏年方法。

桃園縣中福地區鎘米污染之追蹤及土壤改善模擬實驗

本研究主要在追蹤了解桃園縣中福地區鎘米污染事件的始末,及近年整治的成效, 進而探討改善土壤的方法,並設計模擬實驗尋找改善土壤的有效方法。受限於檢測儀器, 本研究以Cu2+的檢測為模擬的對象,並採「就地生物復育法」改良土壤,利用國中電鍍實驗的方法來檢測土壤中Cu2+量。研究結果顯示, CuSO4 電鍍標準實驗的檢量線可以有 效推估溶液Cu2+量,而兩次的模擬實驗亦發現,小白菜生長數量較多的組,殘留Cu2+量較少,顯示此法可以有效改善高污染度的土壤。

捕風捉雨─由颱風位置作定量降水預估

我們從中央氣象局『颱風資料庫』中蒐集各類颱風的資料,統計近 21 年來 77 個侵襲台灣附近的颱風逐時雨量,選取臺灣人口集中的平地測站,分別是台北(P)、台中(C)、高雄(K)、花蓮(H)及山地的阿里山站(Y),用 Excel 計算五個測站的定量降水預估值,找出各地的降雨特性,更進一步的瞭解侵台颱風的定量降雨,畫出五個測站的豪雨警戒區(參考圖三 a~f 及表一到表五),作為實際氣象預報應用及防洪預警之參考,期望降低颱風災害程度,以期達到防洪勝於治洪之效。

虛實不定的像

在整個研究中主要是利用自製儀器來完成實驗,並運用光在三稜鏡中的折射情形,來推論凸(凹)透鏡的聚光情形。在研究一中,利用回收的環保材料重新改良理化課本中凸透鏡成像實驗。使學習者清楚瞭解實像的觀念,即使外界光源較強時均可清晰成像。並利用國中數學相似三角形的概念,推導出 1/p+1/q=1/f 之成像公式。接著運用研究一的儀器加上多次改良的自製凸透鏡,並改變透鏡內水量的多寡,藉以改變凸透鏡的凸出程度,結果發現焦距愈小時像距愈小。實驗過程中對於漏水及薄膜材質的處理使我們得到很大的成就感。最後研究三的構想源自在進行理化第六章水壓觀測器時,無意間所看到的正立放大的像。我們改變凹透鏡內外的介質,進行水中中空凹透鏡能成實像的實驗。在儀器改良上我們運用注射筒抽氣,並利用滑輪設計出在水中能平穩且緩慢移動的紙屏,尋找成像位置。

萬物的起源-探討海表面溫度變化與影響

本研究在探討赤道地區、東海長江出海口的海表面溫度變化情形及其影響因素,且當海水溫度有所不同時對人類以及烏魚有何影響。利用美國海洋研究中心(NOAA)之衛星資料與其他國內外研究單位相關資料統計分析及繪圖後,得到赤道地區的高溫區域會隨著季節有所南北移動且這片高溫海水都聚集在太平洋赤道的西邊,會有這個現象是因為赤道地區終年受到信風的影響所導致。東海長江出海口的海表面溫度也會隨著季節有所變化,是因為東北季風將北邊冷水團往南帶所導致。烏魚洄游習性與海表面溫度的高低有關。最後則透過相關係數的探討得知城市氣溫與周圍海域表面溫度有顯著正相關。

變相漲價?

六十六年十二月二十六日有一份報紙刊出了一篇專訪,論及自來水廠隔月抄表計費是否變相漲價的問題,而且舉出了兩個對住戶及水廠各有利弊的例子。計算水費電費在國一時便已學過,我們就想研究看看,到底在何種情況下對住戶有利,是否有公式可以立刻算出隔月抄表計費與按月抄表計費之差額。

傑克密碼

「神奇的傑克」是上屆全國科展第二名作品,由於考慮其內容還有充實的空間,我們便決定以更有系統的討論觀點,來完成這份作品。我們的作圖方式是以傑克中心為標準,完整討論傑克結構九種不同連法下,向傑克中心的異側做正方形時,面積發展的關係與性質。由於以推理幾何驗證面積關係的過程,必須用到複雜的輔助線、且驗證步驟冗長,所以轉而運用「解析幾何」以簡化繁瑣的驗證程序。因為解決了坐標設定的問題,才得以為傑克結構開拓更大的研究空間。我們進一步以「解析幾何」討論向傑克中心同側做正方形時,九種不同連法下,圖形或面積發展的關係與性質。我們以MB(i)、MT(i)、MC(i)、NB(i)、NT(i)、NC(i)、HB(i)、HT(i)、HC(i)表示九種不同連結情況下的第i層四邊形;A[MB(i) ]、A[MT(i) ]、A[MC(i) ]、A[NB(i) ]、A[NT(i) ]、A[NC(i) ]、A[HB(i) ]、A[HT(i) ]、A[HC(i) ]表示九種不同連結情況下的第i層四邊形面積,最後整理不同連接情況下,同一層四邊形間的各種面積關係,「從一粒沙看一世界」,窺探永恆、無盡的幾何之美。