全國中小學科展

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國中組

一包在手,希望無窮「不同活性金屬氧化放熱程度及對鐵的影響」

一﹑由鐵粉在催化劑碳、電解質氯化鈉、水份及氧氣下進行氧化還原反應,探討其放熱程度及溫度的持久性。(一)、鐵粉的量愈多對熱敷包溫度上升的速度愈快,所能達到的最高溫愈高,且可推斷鐵粉的量是影響實驗的主因。(二)、碳粉及食鹽含量對熱敷包溫度上升的速度及最高溫略有影響,但影響有限並非主因,有可能只是催化劑用。其中碳粉太少(本實驗小於3 克)時,溫度的上升即明顯受影響。(三)、以攪拌或揉搓材料方式,提高材料相互間的碰撞及接觸,可有效的提昇熱敷包溫度上升的速度及最高溫度。(四)、當鐵粉、活性碳及食鹽同時增量所產生的放熱效果最好,會比固定增加其中一項原料,而另二項原料維持不變時所達之效果來得好。二、改變不同活性的金屬(Mg、Zn、Fe、Pb、Cu)下,觀察比較放熱程度及溫度的持久性。三﹑我們知道碳對整個反應的重要性,故藉著不同活性金屬及碳之間混合重量比例添加至鐵粉中,探究影響其放熱程度及溫度的持久性。

滾積木遊戲探討

滾積木遊戲為一邊長1╳1╳2的長方體積木,在由邊長為1╳1的方格所組成的棋盤上,立於起點,利用倒、滾、立三種移動方式向前、後、左、右方向移動,移動立於終點,即算過關。(走過的格子可重複走) 本作品主要在探討: 一、滾積木遊戲的有解及無解狀態。 二、探討m╳n矩形過關移動最少步數。 三、探討m╳n矩形移動最少步數路徑數量。 四、探討不規則形狀之棋盤如何過關。 最後利用Scratch製作一滾積木遊戲。

點點圓-西姆松線研究

勾股定理中以直角三角形三邊邊長引作正方形,則兩股正方形面積和等於直角三角形斜邊正方形的面積;那一般三角形呢?有無類似情形呢? 我們找到一種方法,以西姆松線為主題作出的三角形面積和等於原三角形的面積。

磁磚的秘密

1. 由日常生活中觀察圖形,並決定以正多邊形密鋪平面,且觀察其規則。 2. 我們發現要密鋪平面,關鍵在於每塊正則圖形在接合於一點,其內角和是否相當於同頂角(在一相同頂點上,全部的角總和等於360°)。

植物之記憶和磁場的關係

候鳥與蜜蜂會利用地球磁場來辨識方向,因此我們不免要問:磁場除了幫助動物外,是否也能帶給植物任何好處呢?鑑於植物生長的首要條件是水,因此我們大膽猜想:磁場是否能幫助根記憶水源的精確方位?於是我們進行探索,首先我們發現磁場會造成綠豆芽的根轉向磁指北極,且磁場會使植物的根生長速率加快;再者,我們也利用含羞草驗證長久以來人們的疑問,確認植物有記憶的功能。更透過綠豆芽的實驗,了解到對植物的根可能的向性排序是:水的向性>重力的向性>磁的向性。最後我們證實綠豆芽的根在磁場的幫助下確實可能記憶水源的精確方位。妥善運用我們的實驗結果,應該可以進一步利用植物的本能,讓植物可以在人類未來的外星基地順利生長。

盛 "汽" 凌人

網路上有片短片,將曼陀珠加入可樂中,可樂會高高的衝出瓶外,非常神奇,於是我們決定以此作為研究主題,我們原本推測的鹽析似乎不是主因。我們參考文獻,覺得較可能是成核所造成的反應,於是往這個方向深入探討。我們發現,由於不同表面提供的毛細力的影響,所生成的氣泡大小、上浮情形皆不相同。鹽類和醣類的毛細力較小,所以氣泡小而冒得快;金屬及塑膠的毛細力則相對較大,氣泡大而不易上浮。碳棒用火烤過以後,因表面孔隙的改變,氣泡由原本的大而附著力強,轉為小而冒泡數量多。經由研究改良,汽水所噴得高度可達到 6.17 公尺,噴了兩層樓(噴到三樓),我們也製造出「汽水車」,600 毫升的汽水只需用 2.7 公克的碳酸氫鈉便能漂亮地跑出 82.25 公尺的距離!也意外發現了各種金屬只要調整顆粒大小及表面積也可在汽水中不斷浮沈。網路上流傳著幾種說法,其中流傳得最廣的是:「是因為曼陀珠含有一種叫做阿拉伯膠的化學物質。這個成分讓水分子的表面張力更容易被突破,以驚人的速度釋放更多的二氧化碳所以能噴那麼高」,但這個說法似乎是錯誤的。而其他的網友似乎都認為是「鹽析」所產生的效果,但我們最後也證實了這是錯誤的。

再翻出一片天

m 個杯口向上的杯子,每次翻轉 n 個,讓所有的杯子朝下最少需要翻轉幾回合?去年的全國科展有一優勝作品,探討的正是這類問題。經過研究,我發現該文因較缺乏系統性,沒有提出快捷翻轉杯子的策略,在未證明翻轉次數確實是最少的情況下,即從所得數據歸納最少翻轉次數的公式,所以沒有發現部份結論有誤。一般研究杯子翻轉的問題都是在每一回合計算正反杯的數量變化,可是當杯數和翻量變大,這種計算杯數差的方法會十分複雜。因此本研究創造了三種特殊且簡易的操作法,分別稱為折半法、對稱法及折半法+對稱法。文內將介紹如何用這幾種快捷的翻法解各類型翻轉杯子的問題,並證明所得的確實是最少翻轉回合數。最後,本研究還會討論以連續數翻轉杯子的延伸問題,並設計一些生活應用題,以推廣研究的結果。

神秘的愛因斯坦電梯—不同加速度系統中重力改變之探討

我們利用簡單的器材,設計了兩套可以改變加速度的系統裝置(愛因斯坦電梯),以火花記錄計時器(A電子電機及資訊科0V、60Hz)測量出系統裝置的加速度。 第一套加速度系統裝置,測量出彈簧的伸長量,再由虎克定律(W=kx)計算出物體的重量。第二套加速度系統裝置,直接觀察電子秤的讀數,測量出物體的重量。 最後,將不同加速度系統中測得的數據(物體重量(w)和重力加速度(g))在座標軸上標出數據點,圖形顯示物體重量(w)和重力加速度(g)兩者間有正比的關係,實驗結果符合愛因斯坦等效原理的預測。

倒車攝影機影像之變形校正

與傳統的鏡頭比較起來,廣角鏡頭可取得較大範圍的影像,所以廣泛地運用在很多地方,例如倒車攝影機、內視鏡、防盜警眼等,但是其影像會有很大的變形失真,容易造成人類眼睛的錯覺與誤判。本篇研究以倒車攝影機為例,使用了多項式函數來校正其影像的變形與失真,從程式實作的校正結果看來,我們的方法之效果還不錯,相信同樣的模式可用來校正其他使用廣角鏡頭的儀器設備之變形影像。

柏拉圖送禮

本研究探討「以正方形紙包裝正多面體」的問題。藉由拆解正多面體為展開圖的想法,將立體問題轉化為平面,再進一步分析展開圖的各種樣式,並利用各種方法找出展開圖的最小覆蓋正方形,得到本研究的答案。其中本文所提及之「四邊形固定法」與「貼邊固定法」可作為一般化尋求最小覆蓋正方形的工具。