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國中組

引「陽」入室~將陽光導入室內之研究

節能減碳議題目前最受矚目。本研究利用雷射光模擬太陽光,找出兩玻璃鏡片之間的角度約20度時,可最有效率收集陽光;製作陽光收集器,並尋找各種反射鏡片的最佳材料。改良後,使用「防水塑料鏡面貼紙」製作第三代陽光收集器,兼具前代優點且增強防水效果;在陽光收集器下方放置「凸透鏡裝置」,使光線更容易聚集,並由光纖將陽光引導至室內,形成陽光收集器綜合裝置。研究顯示:1.第三代陽光收集器(綜合裝置) 照射照度計,比較後發現增強效率為原本的3.76~22倍 間,平均值為12.22倍。2. 光纖長度並不影響引導至室內光線的強度。3.預計應用在學校教室及地下室照明,及改善榕樹下陰影處草皮不易生長之問題4.陽光收集器收集效率高,可直接裝置太陽能板上。

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。

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。

太陽與化學的對話-太陽能板應用在電化學的探討

本研究探討太陽能板的發電性能及其應用於國中課本內電化學實驗,例如電解水及電解硫酸銅用於銅離子回收等的可行性。研究結果發現太陽能板開路電壓會隨著板面溫度的上升而下降,在太陽下太陽能板開路的電壓平穩,短路電流不隨著照度增加而增加。以SM5151串聯的太陽能板為電源用於電解水,氫氣的產生速率是使用直流電源的兩倍,可於45分鐘內收集到8ml的氫氣,其效果遠比課本上以三顆乾電池串聯為電源佳。以太陽能板為電源配合設計的裝置電解CuSO4(aq),銅在負極上的吸附情形良好,可應用於廢液中銅離子的回收及物品的電鍍。本研究結果顯示以太陽能板發電,除了用於永續能源的教學外,可應用於課本上電化學實驗之改良,還可將實驗搬到教室外陽台上做。

用雷射光捕捉聲音的振動及研究

(一)在學校學習聲波時,做實驗只能聽見音叉的聲音,而看不見聲音的振動波形,而且在聲波的干涉現象提到:若兩相近頰率振動會出現干涉波的振幅呈週期性的變化,這就是所謂的節拍,經老師解說:這些聲音的波形可藉示波器將其轉變為電流訊號展現其波形,還是不懂(因示波器詳細結構我們無怯深入了解)。 (二)試想若能將聲音的振動變成能可看見的光,那不是可以更讓我們容易了解聲波嗎?

數字「珠」璣

本研究源自於某數學問題「王家珠寶盒」,內容為將1~169個數字排列成一個正六邊形的\r 形狀,排列完後有數個有趣的規律:169為13的平方,圖中每六個數字圍成小灰色六邊形,\r 數字和是13的倍數;黑色部分的數字是13的倍數,灰色六邊形外圍的12個數字圍成較大的\r 白色六邊形,這12個數字數字和也是13的倍數;六邊形的數字以對角來看154+15=169、\r 161+8=169為169……等,所有的規律都圍繞著13的倍數。因此研究主軸放在找出各項性質\r 的原因為何?排列方式為何?是否有其他的數字可排列成此種六邊形?經過分析後,利用\r excel計算1~2000000的數字,找出6個數符合1、169、32761、6355441、1232922769、\r 239180661721,但尚未能證明是否只有這6個數,故未來研究方向應置於證明是否還有其他的\r 解亦或只有這六個解成立。

正多邊形母子面積比

此研究是針對正N邊形各邊分點與頂點連線所形成的小正N邊形和原正N邊形的面積比,因商高定理的說明圖形為起源,所以先針對正方形作研究,剛開始我們利用切割法(研究過程中有介紹)找出正方形各邊分點與頂點連線所形成的小正方形和原正方形的面積比,再依同樣的切割法對正三角形、正五邊形、正六邊形作切割找出面積比,過程中有些正N邊形可以用此切割法求出面積比,在文中我們稱此圖形為完美切割,而無法用此切割法求出面積比的正N邊形,我們利用了鋪瓷磚方法和代數法解釋了哪些正N邊形可用此切割法求面積比和無法用切割法的正N邊形面積比公式。

摺摺稱值

本研究是探討如何利用摺紙方式,研究 等無理數值,並應用於矩形的長寬比值,推出任意多邊形的邊長比,長方體的長寬高的比及任意扇形的圓心角。

神奇小粉圓-碳酸鹽和酸反應速率的探討

在這篇研究報告中,利用結蘭膠遇二價金屬離子產生凝膠的特性,結合碳酸鹽和酸的反應,設計成一個發泡小粉圓,不但趣味性高、食用價值高,而且能以此來做定量分析。利用小粉圓中產生的二氧化碳至某個量時,會將小粉圓帶到液面上,來測量所需的時間,分別就反應溫度、碳酸鈣濃度、檸檬酸濃度、反應物碳酸鹽種類和不同酸種類等方面,測量小粉圓上浮的時間。以時間倒數的大小表示反應速率的快慢,經過分析,證實了理化所學到有關反應速率的知識,反應溫度升高,反應速率加快,反應物濃度升高,反應速率也加快,至於反應物種類,溶解度大的鹼土金屬碳酸鹽的反應速率大於溶解度小者,而強酸的反應速率大於弱酸。一、將小粉圓溶液滴入檸檬酸溶液中二、小粉圓形成且都沉在燒杯底下三、一段時間後小粉圓開始浮上來四、發泡小粉圓形成且全都浮在液面上

南竿地區家燕燕巢探究

本調查研究針對南竿地區九個村莊所有家燕(Hirundo rustica)舊巢位的數量、毀損狀態、建築物各因子對燕巢數影響、巢位下托物及保護物等做觀察探討。結果發現家燕巢數以介壽村最多而每戶築一個巢比較多;家燕舊巢位的完整狀態以「完好」最多;家燕巢位以一樓為主而壁面材質以水泥壁面為主,磁磚壁面亦高。屋簷長度並不會影響家燕築巢的選擇,同時房屋有前下簷會造成家燕築巢數下降。在家燕築巢位置上比較喜歡選擇左右兩個直角,同時會築巢在物品上以為依托,其中以電線、PVC管為主,而托物對巢的毀損有降低的功能。燕巢下保護物以紙板最多,其次木板,可避免髒亂。家燕屬於地區夏候鳥,在地區有一定的生態角色的扮演,我們更要對牠多了解,進而保護牠。