全國中小學科展

國中組

還我”原”色,反璞歸真

自然界有些物質,其化學主成分相同,外觀與物理性質卻相異,如「同素異形體」;有雜質的礦物也有此現象,如黃銅礦的外觀色彩與條痕色不同。因此,需藉助化學定性與定量的分析,方能鑑定其成分。本實驗的金色樣品,嘗試以稍微繁複的流程,進行分析之後,確認其主成分。研究結論如下:一、還原回銅粉的最環保方式:先以鹽酸溶出雜質,過濾乾燥後,透過燃燒轉為氧化物,並以碳進行還原,再以浮選法與過濾可得!若以硝酸與之反應後再電解,則過程無可避免有酸性氣體產出。二、儘管”CuS”為黑色,但外觀金色的本樣品,主成分可能也相同。三、硫化銅的產生,推測可能是:先前硫粉燃燒時形成的SO2氣體,排出瓶內O2後,沸騰中的硫與蒸氣浸入銅粉罐悶燒而形成。

尋找「橫山斷層」

「橫山斷層」存在與否及其名稱迭有變更,我們採用最初(林朝棨1957)「大甲客庄(海風缺)經清水第一公墓至沙鹿竹林」的定義。為了標示「橫山斷層」的位置,我們閱讀文獻,並進行實地考察,確有發現與大肚山東側坡面平行的谷地地形,逕以GPS定出各勘察點座標,測量坡度,拍攝地景,並整合資訊。露頭勘察「橫山斷層」段無發現,但在竹坑發現一東傾斷層露頭,尚待未來研究。紅土受力實驗中,發現在不同的水分條件下,會產生斷裂、崩落、變形且有裂縫三種情形,由「橫山斷層」的地形特徵,我們認為它很可能是大甲斷層和大肚山背斜形成時,在背斜軸附近發生的裂縫,並不是斷層,這可以解釋各種資料間的矛盾。

地球危機─溫室效應研究

哇!怎麼這個冬天如此不寒冷,且顯得有些溫暖呢!這在緯度高之寒帶倒是不必再長期忍受凍至零下好幾十度 C 的滋味,但在我們這溫暖的臺灣沒有酷寒之嚴冬,似乎略有所失,根據全球地表溫度的長期紀綠分折,地球氣溫有逐漸升高之趨勢,此種現象若日漸嚴重,據說將導致海水升高、動植物適應困難、亞洲許多小島沒入大洋中,而我們可愛之台灣島,不僅不能享受地球板塊擠壓摺皺後日益漸隆之高山效果一土地漸增,還會因全球增溫效果導致之海水上漲、土地漸消失之恐懼感。因此到底是什麼因素導致地球溫度升高…。這些問題深切地吸引我們這一群稚嫩孩子的關注,因此我們集體投注心力,分頭尋找,收集資料,研擬設計實驗,希一解心中之謎,也希能藉由我們之關注呼籲,全球一齊來挽救此地球危機─溫室效應,期使賴以生存的地球永遠如此地湛藍、清新、適溫,而富有蓬勃生機與希望。

煙捉不住我

當火災發生時,樓頂門的開或閉,對煙的移動路徑及速度是否有影響,必須視下方樓層是否有開窗而決定;住家門打開的方向,與開窗狀況的改變,會影響部分住家的逃生的時間;而火災發生的樓層,可以影響不同住家的逃生方向;唯有熟悉煙在不同狀況的行進路徑與速度,才能在慌亂緊張中,救自己及家人的命。

精彩.好驚『彩』! ---有趣的彩葉草澱粉反應研究

國中教材常拿色彩繽紛的彩葉草舉例說明葉子非綠色部位不含葉綠素,故光合作用實驗無法測得澱粉。然而我們卻有不同的發現! 我們利用四種常見彩葉草①②③④進行澱粉反應實驗。發現②③中央非綠色部位無澱粉反應,①④全葉都有澱粉反應。在光合色素濾紙層析及光譜吸收實驗,②③和①④也有明顯差異。 另外,將彩葉草葉片不同顏色部位利用鋁箔紙遮光不同時間也發現了有趣的澱粉反應現象。①④中央非綠色部位或外側綠色部位遮光後,均無澱粉反應;①遮中段和遮全葉時,全葉澱粉有交替出現的規律現象;④遮光中段時,全葉有澱粉反應,而遮光全葉時,卻只剩外側有澱粉反應。②③不受遮光部位和時間影響,外側均有澱粉反應,但遮全葉時,卻明顯減少。

風生水起、來電好神

「自製雙頭垂直軸發電機」的最佳化設計探討過程,發現固定風速下,翼片寬度愈小不容易啟動,但轉速較快且輸出電壓較高,並容易達到LED燈泡發亮所需的電壓。接著進行水力發電的試驗,發現可利用製造飲用水時所排放的大量廢水沖擊發電機,產生夜間照明所需的電,達到水資源再利用的目的。將「好神拖」脫水機改裝成「好神發電機一號」,然後又進一步改裝屋頂排風扇為「好神發電機二號」,希望利用人力或是風力來發電。經過現有零件的改裝,能輕鬆產生十二伏特以上的電壓並對蓄電瓶充電,比起歷屆科展的作品,這是一個很大的突破,未來可應用在電動車行車時的電力回充。研究者發現,只用「用心觀察、勇於嘗試」,天馬行空的想法也是可以「風生水起、來電好神」。

條條矩矩法-探討級數的奧妙

本研究探討「小高斯速算」的推廣。主要往三個方面發展:(1)自然數一到七次方的和。(2)三角形數列的變形。(3)自然數兩兩連乘積數列、三連乘積數列等的總和。研究過程當中,主要利用三種方法求解:(1)條條矩矩法:用不同的矩形、不同的排列方法表示各數列,再運用直行或橫列觀察,便可將原式變形。這是我們研究出的方法,以下稱為「條條矩矩法」。(2)三角形法:先將數列排成一個三角形,再將其往不同的方向旋轉,得三個三角形,再將這三個三角形中每個相對應位置上的數字加起來。這些數值會相等。把這些數加起來後除以3,即得原式的總和。(3)數型關係法:運用數的拆解將式子變成較易運算的形式。藉由這三種想法,將高次的級數變成較低次的級數,得到本研究的答案。其中「條條矩矩法」可作為一般計算級數,或是找規律的工具。

摩擦與運動的研究

物埋弟二冊第六章裏,有關摩擦力的討論,僅針對靜摩擦方面,我們希望對「摩擦和運動體間的關係」做進一步的瞭解,及同狀況下,靜摩擦與動摩擦的比較,囚此請教老師共同研究製作簡便儀器來探討下列問題:(一)運動中的物體和接觸面間的摩擦係數如何求得?(二)物體運動的快慢不同,是否受有不同的摩擦阻力?(三)路上常見各式各樣大小型車的輪子半徑人小是否會有不同的滾動摩擦係數?(四)接觸面種類一定時,不論下壓重量多大,靜摩擦係數,仍不受接觸面積大小的影響嗎?

就是那個光-結網性蜘蛛眼睛感光功能之驗證

根據謝易耕等人的研究顯示,結網性蜘蛛的眼睛與捕食無關,似乎無法成像,捕食行為完全受網上獵物震動引發;但結網性蜘蛛頭胸部有八顆眼總有其功能。於是我們藉由結圓網蜘蛛結網行為與光源方向之關係及簷下姬鬼蜘的結網、收網行為與光度的關係之實驗來驗證結網性蜘蛛眼睛與感光功能之相關性。根據實驗數據顯示:(一)不論是野外結圓網蜘蛛還是實驗室內飼養的人面蜘蛛其結網時均以腹部面向光源方向;(二)在簷下姬鬼蜘的實驗中,不論野外還是實驗室內的簷下姬鬼蜘其結網與收網行為均與光度變化有關。所以根據上述結果可以證明結網性蜘蛛眼睛雖然無法成像看到獵物,但可以感受到光線而影響蜘蛛本身的某些特定行為。

電解~機能水

我們以濾紙為載體,電解「有顏色的電解質水溶液」來驗證阿累尼士的電離說;也以投影片為載體,電解「廣用試紙的色水」來了解電解水的正負極反應及酸鹼性變化;了解市售電解水機的製造法,也自製了「兩極分流電解槽來電解水、電解食鹽水」,利用控制正、負極出水流速、不同電壓大小、不同電極種類等,已成功地找出電解水兩極分流的最佳條件。我們以自製的正極酸性氧化水來軟化回收紙,製成手抄再生紙;以自製的負極鹼性還原水代替清潔劑,清洗油膩的便當盒及模擬鹼洗中和工廠排放的二氧化碳,提供維護環境,減少二氧化碳排放的另類可行辦法。