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國中組

選 美 大 會

評審想在一群猴子參與的完美競賽活動中,評比出最完美的前三名;由於受到量化問題與環境等因素,不得不採用兩兩比較的方式時,評審們至少需要作幾次的評比工作,才能選出前三名最完美的猴子呢?

單擺週期的疑惑-不同重力下單擺週期的改變

緣自於康軒版自然與生活科技第3 冊第一章的活動1-4,有關單擺週期的介紹,也因老師的提問---將單擺裝置移至月球上,週期會如何改變?因此展開此次的研究:首先,我們利用定滑輪及鐵塊設計了可以改變加速度的裝置,以便單擺能在不同加速度系統下擺動。我們以高速閃光燈及單眼照相機拍下在加速度系統下擺動的乒乓球,以便分析加速度及週期之間的關係,為了測量快速運動物體移動的時間,我們將電子碼錶拆解,並分析它的計時是如何運作,因此我們從電子碼錶內接出三條電線,利用這三條電線的通電與否,可以開始及結束計時,就如同光電計時器般,利用這個裝置,我們可測出加速度的大小。

失落的符號

利用衝壓車床將五種不同的金屬片打印上數字符號,再使用砂輪機將金屬片上的數字刻痕磨光,而後塗抹上四種不同的電解液進行化學腐蝕法和氧化還原法,以期使被磨除的刻痕重現。本研究在探討-銅、鐵、鋅、鋁、不袗金屬,在對上氫氧化鈉、氯化鐵、氯化銅和鹽酸混和液(Davis試劑)及綜合酸試劑中,哪一組的顯現效果最佳,改變電壓和濃度結果又會如何? 最後我們發現: 1. 氫氧化鈉NaOH只對活性大的金屬(如鋁及鋅)的效果較好。 2. 氯化鐵FeCl3對銅效果較佳。 3. 氯化銅和鹽酸綜合試劑(CuCl2+HCl+H2O)對大部分金屬皆有不錯的效果。 4. 混合酸(HF+HCl+HNO3+H2O)效果好,反應很快,但不易記錄,易腐蝕過頭,而且配製過程危險。 5. 電壓和濃度基本上是越高越好,但太高容易有反效果,腐蝕效果太過,連想顯現的的刻痕也腐蝕掉。

轉角遇到光

本實驗對光纖的導光特性進行研究,證實太陽光可透過光纖引導,進行照明之利用。由 於教室內的人工照明需求量很高,台灣四季雖有充足日光,學校建築物本身受限於環境,無 法以綠建築概念建造,若開發太陽光纖照明技術,就可節省大量電能耗費,減少二氧化碳的 排放量。本實驗量測教室內自然採光及人工照明下的空間照度,以評估太陽光纖照明的需求 性,並研究日光燈的等照度圖及模擬方法,可以評估室內的照度分佈及需要補充照明的位置。 經實驗發現,教室內人工照明的照度略不足,且搭配自然採光的燈具配置與控制也不完善。 本實驗最後以模型屋的光纖導光實驗,模擬光纖照明應用的可行性,發現太陽光經聚光後再 經光纖傳導,其能量使用效率相當高。希望藉由創意的實驗設計,對太陽光纖照明科技能有 進一步的了解,並為地球環保盡一份力量!

洗衣學問一蘿筐;激「濁」揚「 清」知多少?\n─ 從碰撞學說探討衣服的洗淨與洗清作用

小時候,看著媽媽洗衣,小小個子,攀住洗衣機,視線剛好與操作板上幾個按鈕對齊,好奇心的驅使,常常亂按一通,看著指示燈跳來跳去,樂不可支,也不知道這是幹什麼的?及稍長大,識字後,只知道操作板上面寫的是:「洗衣、洗清、脫水」;左邊另外四對按鈕則分別標示:「水流(強、弱)、洗清(加強、標準)、脫水(強、弱)、行程(標準、節約)」;洗衣槽的右上方另有一個旋轉鈕,標示著:「高(水位),中、低、低一、低二」,媽媽告訴我,操作時要依說明書指示,原則上,髒衣服很多時,洗衣粉用量就要多,各控制鈕都要按在「加強」、「強」、「高」的部位。但是有時候,由我幫著洗衣時,也懶得去翻說明書,反正全部按在「最高」、「最強」的按鈕,洗衣粉多放一些,心想一定會洗得最乾淨,不就得了嗎?何必那麼囉嗦幹嗎!問一問班上的同學,他們也有同感,連他們的家長也有很多就是這樣教他們的,直到有一天,我發現褲子的鬆緊帶被洗鬆掉,衣服的邊觀縫合處,斷線張開,更糟的是,藍色的學生外套沾著一排未經洗清的白色洗衣粉,我才意識到,這幾個按鈕中,一定有不少學問存在,本學期國中理化第三冊 20 章談到清潔劑的去污作用, 18 章則提到反應速率與碰撞學說;有了這一點皮毛的認識,使我決心根據以前理化課所學到的「控制變因」科學方法,對這些影響衣服洗淨與洗清的變因,加以一探究竟。

臺灣藍金、行船人的救星---太陽能「海水淡化槽」

本研究在探討海水淡化槽玻璃面的傾斜度、海水淡化槽寬度、長度、深度的不同對水滴\r 生成量的影響,並得出當傾斜度17.89°、長度42.69cm、深度5.5cm 時,有最大水滴生成量,\r 且寬度與水滴生成量呈線性關係。我們並據此作出一最佳的海水淡化槽(且設寬度為60cm),\r 至目前為止,其最大的水滴生成量為384.1ml (5 月9 日),我們並估算出4 坪土地面積所設置\r 的海水淡化槽,1 年可生產1,670 公斤的海洋深層水。當我們以墨水模擬進行汙水處理時,發\r 覺此海水淡化槽亦可作為簡易的汙水處理裝置。

有多「極」,滴滴看就知道

本實驗是利用極性分子的電偶極矩(p)在不均勻電場中,受到淨力不為零的原理,自製造成水平方向均勻與不均勻電場(變化率?E/?x 固定)的裝置,探討一些極性不同的液體在均勻電場與不均勻電場作用下,利用滴定管滴下,測量其在電場與重力作用下,自由落下相同高度後的側位移,探討側位移與極性的關係,由我們的實驗結果顯示,極性物質在均勻電場中因受合力幾乎為零,無法產生明顯的側偏移。在不均勻(變化率固定)電場作用下,極性不同的液體其側偏移與分子極性呈現一定的相關性,幾近正相關,且重複多次均得到相同的結果。所以,推論應可由此方式得知液態極性物質的分子極性強度

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。

尼「煞」得住我-利用阻尼擺及渦電流來探討電磁煞車的效能

本研究是利用簡易的電磁阻尼擺裝置,探討各式線圈通過磁場時,因磁通量變化產生感應電流及磁場並阻止線圈運動。實驗第一階段結果顯示出線圈匝數越多或是電流越大,則感應的磁場就越強,越能將擺盪中的線圈速度減低。實驗第二階段是直徑粗的漆包線因為電阻小,所以雖然纏繞圈數只有20圈,但是對於速度減緩的效果卻比80圈的細線圈要好158杪。實驗第三階段我們也製作了一個簡易的渦電流煞車裝置,利用不同的金屬圓盤來比較感應磁場的差異,意外發現到磁性金屬和非磁性金屬間對於渦電流產生的變化不同,而利用渦電流所產生的阻尼作用只適用於非磁性金屬。目前0.3公分厚的鋁盤效果最好的是從12.7圈/秒到停止只花了1.06秒,在未來我們希望先應用在腳踏車上來使腳踏車煞車成為有效又經濟實用的煞車方法。

天后宮步道蕨饗-蕨類植物的調查及研究

天后宮步道位於南竿鄉馬祖村天后宮左側旁為入口,海拔約20 公尺,終年潮濕,極適合蕨類生長。經研究統計,發現此區共有8 科12 屬17 種蕨類,而以鳳尾蕨科最多,其中以日本金粉蕨、鳳尾蕨最為優勢的種類。此外天后宮步道發現具有地區特有性的蕨類--馬祖卷柏,數量不少,但集中在某些區域,可見對生長環境相當挑剔。從全區日照分佈來看,有樹蔭的中照度區域,蕨類種類最多,其次為東照區與陰暗區,西曬區蕨類種類最少。小小一段步道有如此豐富的蕨類,故選定此路段規劃為教學步道,希望藉此能喚醒人們對蕨類的重視。