全國中小學科展

國中組

百變魔球—球體變化原因的探討

我們請教老師蒐集相關文獻資料,知道棒球在空氣中運動要產生各種變化,和「白努力定理」有關。我們設計了一座球體發射器,以兵乓球來研究所要操作的變項,如:投射力量、投射角度、轉速、表面的粗糙等,對球運動產生變化的影響。結果發現,當投射力量固定,仰角為45度時,球的飛行距離可以最遠。當投球角度固定,投射力量越大,球體的飛行距離越遠。但我們發現球體受空氣阻力的影響很大,為了克服空氣阻力對球體運動的影響,我們另設計了風洞裝置進行測試,研究球體轉速、風速、與球體表面貼條對球在空氣中運動所造成球兩側壓力的變化。結果發現,當球不轉動時,風洞中風速越強,在球兩側壓力低於風洞外的壓力越明顯。當風速固定時,球的轉速越快,在球體兩側所造成的壓力差變化量越明顯,且球體轉動之切線方向與風吹方向相同之一側,其壓力較低。當風速、轉速固定時,表面的貼條越多,表面越不均勻時,在球體兩側所造成的壓力差變化量越明顯,且球體轉動之切線方向與風吹方向相同之一側,其壓力也較低。

『顯影素描機』大小任我行

本作品從運用平面鏡反射、透鏡折射原理及數學相似三角形的公式倒推出凸、凹透鏡的鏡像公式後, 並可藉由理論的推導、作圖, 構想出可行的素描機設計。我們以學校現有的凸、凹透鏡及回收紙箱、平面鏡等簡易工具,設計出第一代單凸透鏡素描機及第二代凸凹雙透鏡素描機, 並能以定點觀測及驗證比較, 可做到將景物縮小、放大成像於描圖紙上的目標。

圓周運動的實驗設計與探討

上學騎腳踏車為什慶轉彎時車身要向內側傾斜?運動選手在跑道轉彎處,身體也要向內側傾斜?公路在轉彎的地方路面也要向內側傾斜?脫水機怎慶能夠脫水?地球會一直繞太陽公轉而不脫離軌道?人造衛星怎麼能夠歷久不墜?這一連串的問題興起我們對向心力研究的興趣。

搏筊

本研究是以簡單的統計方式,來計算單個杯筊平面與凸面出現的機率,以及兩個杯筊投擲結果雙平面、雙凸面與一平一凸面出現的機率,在過程中我們分別從杯筊的大小、高度、材質三個面向,對杯筊的投擲結果來做探討,我們在研究的過程中發現,單個杯筊投擲時,因杯筊的形狀有凸面存在,所以當各種材質都會有凸面接觸地面後,凸面類似不倒翁的底部,杯筊會較容易平穩,因此平面朝上的機率較高,而高度、形狀、材質都會影響杯筊投擲的結果,不過最重要的是我們發現,同時投擲兩個杯筊時,可能因為杯筊凸面著地後較為平穩,再加上投擲過程中雙杯筊的碰撞,所以我們發現,同時投擲兩個杯筊時:一平一凸面出現的機率遠高於雙平面出現的機率(約高10%),而雙平面出現的機率又高於雙凸面(約高5%),但是不是一般所認為的:雙平面出現次數:雙凸面出現次數:一平面一凸面出現次數=1:1:2。

物體在運動中的重量 ─ 我在昇降梯中

(一)研究目的:物體在與地心引力作各種相對運動時的重量改變情形。\r (二)次要目的:\r 1.學習個人電腦直接運用在科學問題上的技術。\r 2.實習我們選修課電子工所學到的電子技術。

再探液滴的顯微投影世界

去年我們以學校以報廢的投影機內組件及顯微鏡自組出顯微投影機、自設螢幕及聚光散熱箱等,今年再與電腦融入教學設備接軌,將一滴顯微電解實驗透過電子螢幕與顯微鏡結合,可進行立即操作、力及觀看、同時錄影成影片的多重功能。而且經由以下重點實驗,成功的証明了『顯為一滴液滴的電解實驗是可行的!』1 微觀一滴汽水、硫酸銅溶液因在不同載物面上的表面張力不同而比較起泡、結晶分佈的差異性均頗大。2 加適當濃度的界面活性劑可是硫酸銅的結晶分布更為展開且愈趨透明。 3 外加不同距離、不同磁極下的磁場可影響硫酸銅的結晶排列 ,且不同接觸面材質排列亦有所不同。4.可做微觀電解一滴硫酸銅溶液的實驗探討,比較出外加與電極呈不同角度的磁場、提高溫度等均可減少電解硫酸銅溶液的反應時間、加快反應速率等不同程度的影響。5.也可做微觀電解一滴碘化鉀溶液的實驗探討,從電解產生的顏色變化更可看出令人驚嘆的畫面!

減震行不行-論改變地基密度分布的減震效果

本研究旨在利用地震波在通過介質後的干擾性質,改變建物地基密度分布以減輕地震的地表振幅。本研究中分別以自製程式進行地震波數值模擬,並利用實際地層模型進行震動實驗,驗證此構想的可行性,並找出最佳地基密度分布。 模擬程式以利用簡化的力、加速度、和質點性質的關係,進行地震波表面現象的模擬,將結果繪製成3D圖表觀察其地層變化,並比較出減震效果最佳的密度分布。實體模型根據實際地層資料製作,利用國家地震中心的地震機台模擬真實地震的地動情形,與程式結果比對。結果顯示與數值模擬的預測相符,在現實中也可減震。此工法可實踐在城市中,與有抗震工法相比,具有可針對大範圍減震的優點。也可與其他抗震工法互相搭配提升減震效果。

果香國度

水果皮富含酯類,摩擦後會散發出令人愉悅的氣味,目前水果精油已廣泛應用在食品或香水等產品中,透過午餐廢棄水果提煉出芳香酯類添加在金門高梁酒及指甲油中成為另類商機。 本研究利用酒精溶劑來初步萃取鳳梨、檸檬、香吉士果皮中的芳香酯類,經過濾蒸餾冷凝來萃取芳香溶液,結果顯示越晚蒸餾出來的溶液,芳香味道愈濃郁,且折光甜度計測出之甜度數值也隨之降低,間接證明天然水果芳香酯類濃度愈高,甜度數值愈低。利用廣用試紙檢驗萃取蒸餾溶液酸鹼性,愈晚蒸餾出來的,試紙呈色愈偏深綠色,推論產生的芳香酯類導致溶液偏向中性。 利用水玻璃與萃取出來之檸檬或鳳梨芳香酯類互相混合後製成指甲油,不需使用任何揮發性毒性有機溶劑的環保性指甲油。

運用之妙,存乎於「心」

在三角形第三點繞半圓的研究中,我們求出三角形五心座標的相關性質及公式,其中重心的軌跡是所繞半圓縮小1/3的半圓;垂心的軌跡圖形較為多變,其圖形和固定兩點所在位置有著高度的相關性,我們並試著用不同的方法證明垂心的軌跡方程式;外心是中垂線的交點,因此不論如何移動第三點,其交點總落在固定兩點的中垂線上,所以其軌跡不是一點就是一直線,且直線出現的位置也能證明出來;內心和旁心的軌跡類似,只有在固定兩點分居於直徑兩側時,才真正是一個90°的圓弧,而其餘皆不是圓弧。研究過程中出現許多繁複的代數運算,我們也嘗試用幾何的方法加以證明,希望”心”的性質更平易近人。

水螳螂密碼-長翅水螳螂型態、習性與捕食行為之探討

長翅水螳螂生活史包括卵、若蟲與成蟲期,卵與若蟲期日數約為49.49±4.21天,若蟲齡期越大,日數越長,一齡蟲死亡率高。成蟲壽命9個月以上。捕捉足與口器隨齡期越大佔體長比例變小且成長速率小於體長,呼吸管則相反。齡期越大棲息深度越深,成蟲較淺水域捕食與搜尋的能力降低。成蟲依水中振動搜尋獵物易向頻率較高的振動。近獵物採坐等姿勢輔以視覺捕食。食餌密度越高捕食量越大,搜尋成功機率越大,處理時間越短。攻擊熱區為複眼前方約10.5±1.6mm,垂直面角度從複眼上方約151.20±12.38度至複眼下方約9.55±11.28度;複眼兩側攻擊角度約為89.67±16.59度,出手捕捉獵物時間約須0.3秒。