全國中小學科展

國中組

露點的測定

十大建設中的南北高速公路,去年十二月完成全線通車,因當時適逢白天溫度較高,夜晚溫度激降的冬天,極易產生濃霧,因為視線不明,通車不久即發生許多次大車禍,傷亡不少人命,損失無數財物。「霧」是靠近地面的水蒸氣,過冷而凝成細微水滴,漂浮瀰漫在地面。「露」是靠近地面的水蒸氣,夜間過冷凝結成小水滴。因此測定露點就知霧產生的氣溫。

不可思議的軌跡之研究

由於參觀台中自然科學博物館中的砂擺和去年“擺動與振動交替變換”作品榮獲全國優勝的影響,而讓我們對不同情況下物體擺動的軌跡產生極濃厚的興趣,因此我們希望能繼續對它們作更深一層的探討和瞭解作為第二期研究計劃。

嘆為觀紙~常見紙類的承載重量分析

紙是日常生活中常見的物品,舉凡報章雜誌或日曆等的材質都是紙,但一張紙能承載的\r 重量有多大,幾乎沒有人可以講出很明確的答案,我們就以這樣的概念和想法,來設計四大\r 類的實驗:(1)紙張重量測試;(2)紙張載重測試;(3)沾濕烘乾後之紙張載重測試;(4)紙張載\r 重後之擺動強度測試。想從中了解不同紙材承載重量是否會有明顯差異,最後發現到牛皮塑\r 膠紙袋的承載能力最強,而手把洞口愈小或離紙張邊緣愈遠的,其承載能力會有明顯增加;\r 另沾濕烘乾後之紙張載重測試,除亮面海報紙承載重量略降外,其它印刷宣傳單、大賣場DM\r 目錄紙和報紙都略為提升。雖然結果發現,環保紙袋的可行性及實用性並不高,但從這樣的\r 實驗中,我們體驗到紙的承載能力,並沒有想像中那麼脆弱。

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。

「倒」行「逆」施-從建模中看穿翻轉類型與結構

本研究透過函數模型的設計進行探討翻硬幣的問題,主題聚焦在翻動量為費氏數列與等差數列的情況。在費氏數列翻的方面,我們利用「逆推法」設計出「次數關係圖」和「奇偶函數推算表」,進行理論推演並證明出簡潔公式,由於我們的理論探討是架設在硬幣足夠翻的情況下,因此在進行實際操作時,還需要判斷究竟需要幾個正面硬幣才足夠翻,探討完後將所有情況分為五類。而等差數列翻,竟也可用相同的手法進行推演。此外,我們也找到了兩圖形互相轉換的問題解法,也就是完全創新的「比照圖」。

佩帶西洋劍的帕格尼尼—長頸捲葉象鼻蟲

本研究主要是想了解長頸捲葉象鼻蟲的各項行為、生活史及該蟲與其生活環境間的關係。我們在三月初到五月底的例假日,固定在烏來做定點生態觀察。以生態觀察記錄表紀錄下該蟲的外觀資料,也紀錄下當牠遇到天敵及干擾時所做的反應,以及牠們環境中的溫溼度,記錄完畢後撿拾搖籃,以人工方式飼養、拍照並記錄該蟲的生活史,最後固定採集少許土樣及葉片,分析其中的酸鹼值與含水量,再將上述的原始資料輸入電腦,分析這一些資料彼此間的關係。經過一段時間的觀察,我們知道長頸捲葉象鼻蟲是屬昆蟲綱鞘翅目的一種生物,體色為暗紅色。牠們喜歡在水分多且纖維素較少的水金京、山桂花、木薑子及山香圓等樹種上活動、進食捲搖籃。交配前,雄蟲常以頭頸當武器作戰,來爭奪地盤或贏得交配權。製作搖籃則可分為兩個階段:一為準備葉片,另一步驟則為捲葉片總共約需 1 小時又 40 分鐘。其搖籃又可分為落地式搖籃以及懸吊式搖籃;落地式搖籃需經 20~21 天左右變成成蟲;懸吊式則更久,依搖籃葉所提供的水分而定,約為 32~36 天左右。環境方面,牠們大都選擇雨後的晴天,微風日為做搖籃的好時機,且在溫度平均約 28℃,溼度約 60﹪的環境下活動,不過風還是影響做搖籃最大的因素。觀察這種蟲實在很有趣,其中我們發現該蟲也會在木薑子及山香圓上進食,是先前文獻上所沒有提到的。還觀察到該蟲似有“學習”做搖籃的行為呢!但是,牠們的搖籃有時候會被寄生蜂所寄生,所以搖籃的數目還是不可以過少!

波浪與潮汐之探討研究

我們為什麼要探討波浪與潮汐呢?開始的時候是因為國中物理課本第三冊,介紹有關波的現象(折射、反射、繞射)引發了我們的興趣,同時學校舉辦南部平業旅行看到南台灣風光明媚的香蕉灣,海面所產生漣漪的波浪,更增強了對海浪的深一層認識。其次抱著對浪本身的特性,就科學的好奇心所引起的求知慾,促使我們嘗試製作一台波浪槽,藉看簡單的設備和裝置,解決有關波浪與潮汐的問題,以擴展地球科學教學方面的知識領域。

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。

神奇的三角錐體

國中二年級的數學課程中,我們學習到 (a+b)2 = a2+2ab+b2,如果次方依序增加,即(a+b)3、(a+b)4、(a+b)5..老師教導我們可以利用巴斯卡三角形的方法求解二項式各次方乘積的結果。那麼(a+b+c)2、(a+b+c)3、(a+b+c)4三項展開式會如何呢?又(a+b+c+d)2、(a+b+c+d)3、(a+b+c+d)4四項展開式會有什麼規律麼? 這就是我們這次想要探索的目標。

熱力四射

有一次到壯圍海邊的親戚家作客,媽媽說這個親戚搬到這一個家(漂亮的農舍),大概只有不到兩年的時間,所以想去參觀其建築方式作為我們自己蓋房子的參考,可是一到這個親戚的家時,所見到的景物與我的想像有相當大的出入,家中的鐵製品尤其是屋外的鏽蝕的相當嚴重。因此我有一個疑問,海邊到底是何種物質使得鐵會快速氧化。碰巧天冷時又看到同學拿出熱包,主要的成分為碳粉、鐵粉與食鹽,令我想知道鐵生鏽、熱與海風與使鐵製品的快速生鏽有何關係?於是我去找學校的自然與生活科技老師,自然與生活科技老師說,可能是鐵的氧化產生鐵離子或亞鐵離子,而鐵離子或亞鐵離子與氯離子產生化學反應形成所謂”錯離子”,於是我要了解是否其它物質也有相同的效果,鐵粉與碳粉及鹽類的用量關係是否也會影響鐵氧化放熱的因素。而員山鄉是個以農立鄉的小鄉村,廢稻草的問題始終是大家的痛,如何提供廢稻草一個新的生命,如果利用乾餾的廢稻草來取代碳粉,而且有更高的成效,就能為廢稻草找到生命中可能的第二春,基於以上數點觀點,我們設計了以下實驗,來探討我們所欲滿足的疑點。