全國中小學科展

國中組

折射玄機

本實驗利用光通過不同介質,會產生折射的特性,並藉由改變物質水溶液的重量百分濃度、密度等來了解對應折射率的關係。原本實驗裝置是利用半圓形槽,但效果不佳,後藉由三稜鏡色散實驗的啟發,使雷射光經過二次折射後產生較大的位移,來增加實驗的靈敏度。實驗的結果發現各物質溶液的濃度、密度等物理量,均與各物質溶液所測量出來的折射率或光斑位移有極佳的線性關係。在針對分子化合物與部分離子化合物的水溶液探討上,發現了分子化合物的折射率大於離子化合物。並測量純水、乙醇、正丙醇等純物質的折射率所得結果與理論值接近,證明實驗的準確性。在推廣上,由本實驗的結果可利用光斑位移對應到各物理量數值一致的線性關係,來推論各物質的物理量。

TTC的回眸一瞥─\n探討TTC變色的真象

在我們做過生物上冊實驗4-4測定種子中的養分,這個單元之後,不禁讓我們勾起了一個小小的問號?我們不明白為什麼種子要像老師所說,需要浸泡24小時的時間?可以縮短反應的時間嗎? 為什麼TTC溶液不只是使胚芽變紅色而已,連子葉部分或子葉被刮傷的地方也有反應呢?……等等。直到我們親自做了進一步實驗之後又發現更多疑惑…… 我們不禁要大膽的假設,TTC溶液到底是不是測糖溶液?TTC有沒有其他的作用或目的呢?

絕妙好「磁」!「它」抓的住我!

我們對『磁浮列車』、『磁煞車』一直都非常感興趣,也知道電磁感應的原理,但是無法親眼看到總是覺得有些虛幻不切實,『磁』真能有那麼大的力量嗎?老師告訴我們科展有相關的作品可以參考,但是他們都是做「自由落體」情境下的磁浮現象,這在日常生活中不太容易體會,我們的活動都是在平面或斜面上呀!因此我們決定研究磁珠在斜面上運動時的變化,讓眼睛可以看得到電磁感應的影響,再進一步改造滑車設計並利用打點計時器紀錄運動軌跡以模擬並了解『磁煞車』的效果!我們利用數位錄影機拍攝磁珠在非鐵金屬管中運動情形,再運用會聲會影編輯程式分析其運動情形,以了解磁珠在不同金屬管中感應生成的渦電流強弱,實驗發現導電性較好的紅銅管,對磁珠所造成的磁阻較明顯。磁珠磁場愈強、金屬管口徑愈小、長度越短,皆利於渦電流產生,而金屬管的傾斜角度越大,磁珠滾動速度加快,也會使感應產生的渦電流變大;磁珠在凹槽鋁條上滾動時,也有減速的現象,顯示非封閉式金屬管也會有感應電流的產生,而且磁珠最後以接近等速度的運動形式滾下;最特別的是,磁珠在不對稱的L 型鋁條上運動時呈現不規則的弧狀或旋轉軌跡,使磁珠的運動速度特別慢。最後,利用渦電流磁阻效應原理設計台車的煞車系統,用打點計時器紀錄運動軌跡,再分析其運動情形製成圖表,發現的確具有減速效果,但因時間不足尚有部分實驗須再補充以得到更具體的數據。

似蓮非蓮---以顯微觀察探討印度莕菜的特殊結構、開花規律及不定芽浮沉機?class=

印度莕菜 Nymphoides indica 為睡菜科、莕菜屬的水生植物,台灣早年分佈於中部池塘和湖沼,目前大多僅剩生態池中人工栽培。印度莕菜不定芽的生長過程有浮水型和沉水型兩個階段,先長出浮水型不定芽株,開完花後會因的成長而轉變成沉水型的不定芽株。經由顯微切片的觀察分析,根、莖、葉、花及通氣構造均具有特殊構造。一、根:有不定芽的錐狀根和一般的根,隨著錐狀根的細胞成長,密度變大而成為沉水型不定芽株。二、莖:不定芽株沉水部分和成株浮水部分莖的通氣管道大小及維管束的排列方式均不同。沉水型植物利用莖的成長使葉片能浮出水面。三、葉:氣孔在上表皮,柵狀組織排列會有與氣室及氣孔相連的隙縫,氣室的海綿組織細胞間也有相通的隙縫。四、葉柄:通氣構造利用星狀厚壁細胞及網狀結構的橫隔支撐,使得葉片容易浮出水面。五、花:短花柱型無法自花授粉,花梗會有週期性的曲直反應;內外側細胞因膨壓作用產生明顯彎曲現象。每日近中午時,挺起角度會達到最大。

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。

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。

國中化學實驗的改良研究

國中化學第一冊第三章空氣中氧的體積定量實驗,植物行光合作用實驗,第四革蠟燭燃燒的定量實驗及第二冊第七章氯化氫定性分析實驗等四個實驗,在學校分組實驗時,所得效果欠佳,因此我們在空暇時一再和老師商討研究,俾使結果更趨精確。

自製比色計測量希爾反應

不同顏色的光對於光反應的還原作用(希爾反應)產生不同的影響,本研究利用濾光片與光敏電阻自製比色計,可量化希爾反應的強弱。研究過程中,一開始採用市面上常見的玻璃紙,卻發現玻璃紙的波長範圍過大,或有顏色混和的現象,導致實驗結果不明確,而改用波長較為狹小的濾光片後,效果獲得改善,搭配光敏電阻及三用電表觀察電阻值的變化,即可將希爾反應量化。 本研究採用桂花(Osmanthus fragrans,英文暱稱'Sweet Olive'),又名「月桂」。因其在校園中較為常見,數量多、反應明確。

騰雲駕霧

雲霧是一種很奇妙的東西,在自然界中總是變化萬千,給人一種神秘感。而為了揭開雲霧的神秘面紗,我們設計製作了一個可調整氣壓的寶特瓶,使用打氣筒將氣體打入瓶內至一定壓力後再釋放,模擬水蒸氣升到高空,壓力下降而產生「絕熱膨脹」現象。此時瓶內氣體對外界做功,當溫度降到「露點」時,便可從瓶內看到霧氣產生。我們想藉此實驗來了解雲霧的形成,並探討當寶特瓶內外壓力差改變時,溫度會如何變化?所形成的雲霧有何不同?寶特瓶體積大小、放氣速度快慢、瓶內水氣多寡或其他揮發性液體,又會對雲霧造成什麼影響?經過一連串實驗後,讓我們了解了絕熱膨脹、露點溫度及飽和蒸氣壓等概念,也對自然界中變幻莫測的雲霧,有了更深一層的體認。

墾丁風鈴季的狂想曲--調音風鈴的製作與研究

藉由樂器發音原理的探究,了解頻率與發音體形狀的關係。我們發現鋼琴基頻和泛音整數倍頻關係的特性並不適用於鐵琴與圓形鋁棒上。敲擊鐵琴所產生的頻譜會有三~五個鋒值,即共三~五個不成整數倍的頻率所組成。而對圓形鋁棒而言,越細越長的鋁棒敲擊所產生的頻譜會越複雜。而我們利用Excel 分析鐵琴頻率與長度關係為乘冪關係,並使用同樣方法求出 15mm 圓型鋁棒長度與發音頻率的乘冪關係為y=867x-0.5109,而15mm 不鏽鋼管的乘冪關係式為y=1113.3x-0.5202,其中y 為長度、x 為頻率。利用這兩個關係是我們順利製造出第六個八度音階的鋁材質調音風鈴,與具有C5 到C7 兩個八度音的不鏽鋼材質風鈴,可懸掛於門後做為迎賓風鈴也可彈奏簡單的樂曲。