全國中小學科展

國中組

催化劑下的反應速率

我們想一個最普通的實驗,再加上巧思與儀器改進,以另一種更細微的角度,去捕捉化學反應過程中的真實面,那會給我們什麼樣的驚訝呢?一開始我們著手從網路中搜尋一份有關於 H2O2 的科展作品( 34 屆全國佳作),其中給我們莫大的啟示。在著手之前,不斷地省思前人的數據,以及操作時可能面臨的種種問題,總是希望有一部較精準的儀器,可將此日應的每一刻過程,詳實的記錄干來。歷經操作儀器的改進,設計儀器的困窘,數據分析與理論的衝突,終於把這份作品呈現出來。

環保“有氧”運動──神奇催化劑

回想作實驗時,我們常會使用催化劑來加快化學反應的速度。 \r 例如:我們在利用雙氧水製氧時會利用「二氧化錳」為催化劑。但觀 察大家使用完二氧化錳後即行丟棄,不夠環保,且“「錳」又是重金屬,易造成環境污染。故我們想:如何可以改善這些缺點而達不浪費資源又環保的原則呢?而「二氧化錳」又是雙氧水製氧中唯一可行的催化劑嗎?是否可利用日常生活中隨手可掬的有機物(如家中的蔬菜水果??等)作為取代「二氧化錳」的催化劑呢?如果可行,豈不是經濟又不會造成污染嗎? \r

扶搖直上—探討平原菟絲子的生活習性

平原菟絲子寄生植株以莖的部位最多,佔全部寄生質量的72%。平原菟絲子無法在純水中成長,以不同濃度的蔗糖水來進行測試,在2%的糖水中生長長度較其他濃度佳。平原菟絲子的果實內含有1~3顆種子,且2顆種子佔72%,種子在純水環境中的萌芽長度極限為7.2公分;3%醋酸水溶液會抑制種子發芽;在0.01M小蘇打水溶液鹼性環境中,生長極限為12.0公分。平原菟絲子同時具有向光性、背地性及向觸性,但無向溼性。捲曲莖內具有類似彈簧的彈性物質且成分為蛋白質;莖與寄主橫向剖面實驗中,發現吸器纏繞在寄主莖上,平均橫徑約1.3微米,部分吸器末端侵入寄主後會延伸出特殊組織,平均長度約1.3微米,但並非在每個吸器皆有此構造。平原菟絲子對植株皮層酸鹼具選擇性。

八掌溪嘉義地區棕沙燕(Riparia paludicola)之生殖生態研究

棕沙燕(African Sand martin,Riparia paludicola)屬於燕科又叫土燕,體長約10~11 ㎝,重約15g,雌雄羽色相似,本研究係從2003.9.21~2005.3.12 連續觀察二個生殖季,2004 年的生殖季,共計95 天。2003年棕沙燕生殖成功率30﹪,雛鳥離巢率39﹪,2004 年紀錄30 個有生殖紀錄巢,第一窩生殖成功率為80﹪,雛鳥離巢率是83﹪,生殖第二窩有12 個巢,但生殖成功率只有25﹪,雛鳥離巢率24﹪。棕沙燕挖掘時嘴腳並用,土洞寬約5.9~8.0 ㎝、高約4.8~8.4 ㎝、深度在生殖初期較深平均98.6 ㎝,生殖中期約78.6 ㎝,窩巢平均長徑約10.91 ㎝,高度5.34 ㎝、巢中央內凹約3 ㎝,蛋的色澤是米黃色,無汙斑,雙端圓錐形,孵卵日程約需9.5 日,育雛期約為20.8 天。

走訪「八掌溪觸口斷層現象之地層位態變化與牽引褶皺」之研究

科學中心舉辦一次戶外地質探訪,在教授帶領下,我們走訪黎明國小和攔砂壩的河床。我們發現河床被河水侵蝕產生各種景觀,透過現場調查,我們瞭解到這些都是因為地勢高低差引起不同的位能變化造成,在此地區有下切行水區、圓弧磨蝕面、湍流、壺穴、漩渦等。老師也指導我們觀察此露頭複雜的斷層現象,並協助我們以一公尺為單位拍攝60 公尺的照片。回來後,我們將照片拼貼,在老師指導下標出照片上地層褶曲、斷層及壓力方向,藉由這些照片和符號,我們深入探討這一段雜亂的斷層現象,發現和中央地質調查所的地質圖標示的觸口斷層位置不同,所以我們由河水兩岸礫石層研判此溪為一斷層,而在此段受強力或持續擠壓造成大轉彎。

我是電動車我不充電

本實驗運用法拉第電磁感應原理(Electromagnetic induction),設計無線感應電動模型車。利用電源供應器、訊號產生器、訊號放大器等工具,輸入特定頻率的電壓、電流產生方形波後,可成功使模型車高速前進。第一代模型車因車體線圈匝數多、車體重、軌道線圈纏繞技術欠佳、圓形軌道不平整,雖成功展示了無線充電技術的實用性,但跟我們玩四驅車時車速相差太多,於是著手改良第二代機,希望再提高傳電效率、減少車體重量及避免能源消耗。實驗結果發現系統條件改變時,僅在某一狀態出現電感電容共振現象,因此不宜盲目增加線圈數量。本研究建議,將來設計此類感電系統時,不論微型化或大型應用上,均應注意最佳共振效率的表現,以免造成材料或能源浪費。

誰最「數」配

我們的研究主題是「若有連續n個數字(nεN),要如何將這些數平分成k組,且使各組的數字和皆相同?」研究重點在於嘗試從列舉法得到的數據中,找到n與k的規律,並且找到最快且最方便的分組方法,研究方向朝「數字個數增加」及「次方數提高」兩個面向進行。最後,我們成功找出數字分組的規則和公式。

禦寒衣物填充料之研究

有天天氣轉冷,但是要穿怎樣的衣服才能暖呢?我們利用枲六種不同的材料比較它們的性質及保暖的程度。

BB 槍的另一種玩法

西元2 0 0 4 年3 月19 日總統大選前夕發生了總統、副總統遭槍擊受傷案件,事件發生後震驚全國, 這個「三一九」槍擊案被許多人認為改變了這次總統大選的結果。雖然整個槍擊案的「真相」被政治上的爭論給淹沒, 但從科學的角度來看, 這是一個綜合物理學上的碰撞、外力作用及能量轉換等等問題而已。本研究共分三個部份來「模擬」當三一九槍擊案中子彈斜向貫穿吉普車擋風玻璃後的彈道路徑彈射問題。( 一) 不同的平板傾斜角對貫穿後彈道彈射的影響( 二) 不同的子彈質量對斜向貫穿後彈道彈射的影響( 三) 不同的子彈動能對斜向貫穿後彈道彈射的影響。研究的結果發現平板傾斜角及子彈動能是影響斜向貫穿後彈道彈射的最主要因素, 期能對於在預防撞擊的防護或產品設計提供參考。

讓高原植物與沙漠植物共處的利器

本研究利用熱電致冷晶片(Thermoelectric Cooling Module)、溫控器、壓克力材料、回收電腦風扇與電源供應器,製作植物生長箱,以冷端面選擇非洲堇與食蟲植物,熱端則以仙人掌、空氣鳳梨栽種。實驗與設計得到下列論點:一、晶片無噪音、耗電量少,且冷熱面皆可以運用。二、壓克力隔熱效果不佳,但透光性好,成本低。三、可經由散熱膏塗抹於晶片方式,可增加晶片效率。四、風扇與對流設置點、濕度控制,有助於植物生長五、冷端放置高山型或寒帶植物,生長情況良好。六、晶片的EER=25/0.01985=1259.46(Kcal/H)/KW,每月電費34.015元。