全國中小學科展

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國中組

土角厝的奧秘

傳統夯土的土角厝磚加入的稻草混合物,以混雜方式可以有效的減緩熱傳導效應,並對屋內或戶外蒸散水氣,以達到土角厝磚內部與外部的大氣平衡。研究結果顯示混雜方式雖好,但效率因不同地、不同土壤、夯土的技巧或加入不等量稻草的因素,呈現複雜多樣的變化,利用重量法、密閉加壓法求得相對的孔隙比,得知在每克飽和土壤加入0.14克的稻草研磨物為單位,依比例製作土角厝磚,飽和狀態加入研磨添加物60%以上,土角厝磚正反兩面的溫差隨時間增加有逐步擴大的現象。

我擦、我擦、我擦擦擦

從小學到大學,幾乎所有老師都使用板書方式進行上課,當老師使用粉筆書寫及使用板擦擦拭時,老師及坐在前幾排同學會發現有一些白色粉筆灰會掉落在自己身上,輪到當值日生時就得每節下課去打板擦,而打板擦時粉筆灰又到處飛揚,到底應該如何改善呢?這是師生最為關切的問題,我們將板擦和吸塵器的功能結合,製作出吸塵式板擦,輕巧不需插電,具環保又實用,擦拭方便,可以邊擦邊將粉筆灰帶走,減少師生吸入懸浮的粉筆灰,藉以改善教室的空氣品質,讓師生有清新良好的教室環境。

變形金「筆」~粉筆變身為環保電鍍裝置

學校製造的粉筆垃圾,工業、實驗室產生的硫酸銅(含銅)廢液,我們利用兩者執行教科書的電鍍實驗,並回收到純銅(紅銅)。 前半部的理論研究,我們製作出類似教科書電鍍裝置的「粉筆電鍍裝置」後,逐項討論可能影響其工作效率的九項變因(通電時間、通電電壓、硫酸銅濃度、粉筆長度、粉筆直徑、電極種類、電極埋角、電極深度、電極距離),並求得最佳數值。 後半部的應用研究,我們參考工業的電鍍作法,利用添加物使標準電鍍液(硫酸銅)改良為佳化電鍍液(硫酸銅+硫酸)。然後考慮粉筆垃圾的實際情況,製作出「實用型粉筆電鍍裝置」,並分別求出其使用標準、佳化電鍍液時,最大紅銅質量、最大通電時間、最大平均電流的數值與發生條件。

弧輪偵找—等腰三角形的擴張

本文利用尺規作圖的技巧求作三角形的第一型及第二型內接三角形,並擴展到任意凸多邊形。在第一型內接多邊形上找出其解的範圍,在第二型的順逆兩個內接圖形上,發現其解部分有共圓現象,部分有共橢圓或雙曲線的現象,直角△中有更多有趣的特性。關於正多邊形的第一型及第二型內接多邊形的尺規作圖,本文找到快速的畫法,並發現其解有許多特性。

奇妙的晶體

在上一屆的全國科展活動中,得蒙幾位教授細心的指導與鼓勵,並提供一些良好的研究路徑,引發了我深入研究探討的勇氣和決心,再做更大膽的假設,並動手實驗以求應證。

紅騎士軍團─熱帶火家蟻

本實驗以外來種熱帶火家蟻 Solenopsis geminata 為研究對象,觀察其外型特徵、成員組成、在校園內的分布、生活習性及各種社會性行為等。同時在實驗室內飼養螞蟻,探討熱帶火家蟻對不同植物氣味的嗅覺反應,及對不同光線的視覺反應。實驗結果顯示熱帶火家蟻生活在有陽光、開放性、有陰影遮蓋的地區,蟻巢常築在乾燥的土壤下。成員包括工蟻、兵蟻和蟻后,社會性行為複雜,包括防禦、警戒、築巢、覓食及搬屍行為等。飼養螞蟻時以爽身粉來防止其逃脫之效果最佳。嗅覺反應靈敏,有濃厚刺鼻氣味的植物,如蔥、沒骨消和檸檬葉等能有效地限制其活動範圍。視覺反應不敏感,無法辨識光線種類,但對白光、紅光、黃光、藍光、綠光、紫光等皆具有趨光性,其中又以白光的反應最明顯,紅光反應最差。

隱形殺手-PM2.5

空氣污染是目前最緊迫的環境問題之一。而PM2.5的相關研究更說明了其對人體的危害,這引起了我們高度的好奇心。依據環保署過去3年資料分析發現臺灣PM2.5南部>中部>東部,夏季的PM2.5較低。晴天PM2.5高於雨天。透過定時擷取空氣盒子臺中市PM2.5值資料分析發現地形會影響PM2.5值的遷移與濃度分布:盆地區>海線區>山區,另海線區與盆地區一天中PM2.5最低是在15時、18 ~24時最高;但山線區此現象不明顯。令人訝異的是工業區與非工業區的PM2.5無明顯差異!實地測量學校的PM2.5發現:校門口>其他區域>教室。廟宇、吸菸室、炒菜烤肉時,都會產生大量PM2.5。若想預防PM2.5可選擇口罩、負離子機,但不同品牌效果差異大。室內植物以粉黛葉、彩葉椒草等表面具凹凸構造者PM2.5下降率較佳!

騎士問題

一天上數學課時,老師介紹我們玩幾種跳棋遊戲,其中最受歡迎的就是“騎士問題”(Knight Question)一時風行全班,於是大家紛紛鑽研互相競賽,為求能贏過對方,我開始動手尋找騎士問題的各種特性,希望能夠由此找出各種階數的走法,並求出其快速解。

從布落卡點談起─三角形中所有的類布落卡點的探討

在一次數學課時老師提到從直角三角形的頂點開始,連續往三邊作垂線,垂足點會逼近同一點如圖(1),P1,P2,P3,P4……Pn,我們將此趨近點P與三頂點A,B,C 連接後發現將 P 點的周角分成三對與原三角形內角相等的角,如圖(2),∠1=∠A,∠2=∠B,∠3=∠C,這很神奇,我們從老師口中約略的知道,此點叫布落卡點,但對一般三角形卻不知要怎麼去作出該點,這引起我們想要深入的去探村其中道理的興趣,老師也鼓勵我們去研究。 \r

大自然的捲葉高手-香蕉弄蝶

記得上學期,我們的校外教學是到溪頭森林遊樂區,我們沿著步道走,發現有些香蕉樹上葉子捲起來,我們把捲曲的葉慢慢打開,看見裡面竟然有一隻類似蛹的昆蟲。我們回去後,到各網站搜尋後,我們這類似蛹的昆蟲是香蕉弄蝶的蛹,有了進一步的了解,可是這一點了解,根本無法滿足我們對它的好奇。於是,我們便開始展開對香蕉弄蝶的探索。