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國中組

探討台灣地區季節變遷之氣象因子差異

地球科學課本上提到:臺灣冬夏受不同氣團的影響,冬天盛行東北風,夏季盛行西南風或東南風,可是不同的季節,除了氣溫、風向轉變外,其他氣象因子是否也有季節性差異?高空的氣象因子是否有季節變遷?

照過來~誰最亮!

地球暖化問題益趨嚴重,如何節能減碳已成為全世界人類共通的議題,而節約能源是讓全球暖化減緩的重要方法之一。經統計照明耗電占全國耗電量的10%以上,因此;推動較具能源效率的照明產品,已成為節能的重要施政措施之ㄧ。近年來照明設備多元發展,傳統白熾燈泡已逐漸被電子式螢光燈泡取代,因其發光效率優於傳統白熾燈泡,故稱為「省電燈泡」,不僅燈泡外型更加輕巧與精緻,在相同照明條件下能降低耗電量,且能延長使用壽命,大大改善了照明的品質。省電燈泡在國內市場的使用量有逐年上升的趨勢,各家產品良莠不齊,是否真如標示內容?或者仍有其他耗電的因素未被標示?本研究試圖以國中生具備的知能及較簡單的裝置,但以嚴謹的科學方法、精神、態度來探討。

寶藏爭奪戰─?智

有一天我們幾位同學到數學老師家,正巧師丈在打電腦,我們很好奇想玩,師丈就拿了一些遊戲程式讓我們玩,並叮嚀我們別忘了在玩之餘還得動動腦筋,怎樣才會獲勝,可別讓電腦笑你笨哦!其中有一種類似下棋的尋寶遊戲,在我們輪流玩了許多回之後,漸漸的發覺好像只要能走到某一格就有獲勝的機會,科展在即,老師就鼓勵我們不妨想看看能不能推論其規則,也是科展的好題材!

螢光棒的驚鴻一瞥

市售螢光棒琳瑯滿目,其棒身主體分有內、外兩管:內管填裝強氧化劑,外管則有螢光發光物種及染料,而螢光棒的發光時間約12 小時。一般廠商會將氧化劑放入內管,一壓迫內管便將將螢光物種激發而放出能量,此能量以光的形式放出即是螢光棒的發光原理。而我們實驗中無意發現添加一些化學物質例如氨水及含有胺基的化合物等,使螢光棒的發光現象改變,使螢光棒的發光如同曇花一現般的光亮,令人驚艷。

弧弧相切-多邊形內相切弧的探討

在△ABC 中,以C 點為圓心,C 至BC邊上一點P1的長為半徑畫弧,交CA邊上的Q1點,接著以A 點為圓心,AQ1 為半徑畫弧到達AB邊上的R1點,然後以B 點為圓心,BR1為半徑的畫弧達到BC邊上的P2 點,依這樣的規律進行下去,在BC邊上會產生點P1,P2, P3,…。本文探討上述圖形中起始半徑CP1、數列P(由CP1、CP2、CP3、…、CPn 的長度組成)及弧弧相切的關係,並類推至多邊形,結果顯示:雖然數列P在奇數多邊形及偶數多邊形中,皆有形成公差為零之等差數列的狀況,但是發生條件相當不同,在奇數多邊形中,與「起始半徑CP1值」有關,但在偶數多邊形中,僅與「邊長」有關;弧弧相切的況狀在奇數多邊形中,一定會發生,而在偶數多邊形時,只有當『奇數邊的和=偶數的和』時,才會有弧弧相切的現象產生。

蝦米吸金ㄟ--幾丁聚醣顆粒對金屬離子吸附之探討

本實驗先從蝦殼中萃取幾丁質,對Cu2+、Cr3+進行吸附,發現效果和實驗室的藥品級幾丁質並無明顯差異,接下來的實驗都以蝦殼中所萃取的幾丁質進行,由於表面帶電的影響,在pH值接近中性時對Cu2+及Cr3+有最好的吸附效果,溫度越高,吸附的速率越差,因此在常溫的吸附效果最佳,因為電荷密度的影響,對 Cr3+較Cu2+好,幾丁質經過去乙醯化反應後的幾丁聚醣可溶於弱酸中,再由鍵結反應和包覆過鐵粉的二氧化矽產生共價鍵結,形成幾丁聚醣顆粒,在pH=值6至7時,幾丁聚醣顆粒對Cu2+及Cr3+有最好的吸附效果,溫度越高,吸附的速率越差,在特定的情況下,幾乎可以將溶液中Cr3+完全移除,因為幾丁聚醣顆粒表面具有胺基(-NH2),且附著於奈米大小的鐵粉上,顆粒變小反應面積增加,故吸附的效果及速率較幾丁質明顯提升。

當電與藝術邂逅

我們利用電解水或其他反應時,在兩極產物本身有顏色或使酸鹼指示劑產生變化,做出具有多種色彩的化學畫板。我們採用了KI、CuSO4、KNO3、NaNO3、K3Fe(CN)6等多種電解液或加有酸鹼指示劑,以及不鏽鋼、鋁箔、黃銅板、銅片等多種導電板,在不同的電壓及濃度下,以一系列的實驗,得出許多不同的結果,並比較出其優劣性。我們發現以0.3M的混合液(KI:酚?=4:1)為電解液,不鏽鋼為導電板時,通以3V的直流電,正、負兩極均可分別立刻產生褐色及粉紅色,達到雙色的效果;電解紫色高麗菜汁可得到紅色或綠色字;電解赤血鹽正極可得藍色;電解硫酸銅負極可得黑色。

吊橋的研究

在通往谷關的路上有很多吊橋,每座橋的結構不完全相同,我們找了幾位志同道合的同學,一起研究有關吊橋的問題。

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!

利用簡易頻譜分析儀器-研究蜜蜂的發聲與振頻

在此實驗中,驗證了蜜蜂的肩片與發聲無關;蜜蜂主要發聲是由翅膀所出。但剪去雙翅的蜜蜂也能藉由胸部振動發聲,驗證了蜜蜂不只有一個發聲點。為了分析蜜蜂頻率,利用簡易的頻譜分析儀器,結合麥克風、電腦、Voicesync程式、Shimmer Curve 程式,就能分析聲音波形、頻率等。用此儀器做各溫度下蜜蜂之振頻比較,得知蜜蜂在各溫度的頻率有所不同。繼續用此儀器分析野生蜂(東方蜂)以及養殖蜂(義大利蜂)頻率,發現東方蜂頻率與養殖蜂頻率亦有些許差異。量測蜜蜂雙翅不斷鼓動(飛行)發聲,發現兩種蜜蜂飛行時較平時蜜蜂頻率高兩倍。在拔除雙翅的發聲分析,發現聲音有明顯的不同,頻率高更多,但並不是一直有聲音出現,有聲音時蜜蜂身體振動強烈。