全國中小學科展

國中組

自由的代價--創造出新式極限運動

高空彈跳是用彈性繩一邊繫著身體,另一邊繫著高處平台,從高台躍下的活動。跳下時,繩索會伸縮並吸收墜下的能量,經數次擺動玩家就靜止不動。本研究是繩索的尾端並不固定!繩子放掉時,靠尾端纏繞橫桿的力量來綁住玩家,讓玩家心理恐懼更勝高空彈跳,玩起來更刺激。 首先利用重量極輕的物體來模擬,找出尾端的最高及最低極限且能安全的降落而設計出來,測試可行後,再將重量放大。我們認為在極限運動場中,尾端越低是較妥當的設計。因此之後實驗則是將重量放大外,也開始研究尾端的最低角度,不再重視尾端的最高點。現有極限運動都是外國人發明的,我們想發明這種最刺激、恐怖的極限運動,把它帶到國際舞台,讓大家體驗這個運動,為台灣人爭光!

流離燈

本實驗是從最初遇到礦泉水無法使小燈泡發亮的問題,進而開始思索問題癥結所在。突發奇想地想利用電解質在水中的移動來仿造猶如耶誕樹上的跑馬燈般閃爍不已。使肉眼看不見的無色電解質在水中的移動情形,利用指示劑的變色原理,讓離子的移動原形畢露,一窺其導電原理。探討它在國中理化實驗的應用性及跟我們生活息息相關如飲用水、地表、地下、雨水的離子濃度做相互比較。

剪與摺的藝數

本研究旨在探討剪紙書及網路上介紹六摺與十摺摺紙摺法的正確性與角度的差異性。我們利用30°-60°-90°三角形的邊長比與黃金三角形衍生出的直角三角形其中一邊與斜邊比為1:√5-1 這兩個性質分別來驗證六摺摺法及十摺摺法的正確性。而後我們證出剪紙書及網路上介紹之摺法均未能摺出正確的角度,並研究可摺出正確角度的摺法。最後我們測量正確與錯誤摺法所摺出的角度,利用Excel比較與分析幾種摺法之差異,並探討影響角度正確性的因素:除摺法本身正確與否,還有色紙的大小及厚度、摺紙過程是否準確、步驟多寡等。

四邊形幾何拼圖遊戲

本研究乃利用各種四邊形的幾何特性與關係,透過色紙實際剪貼去猜想圖形分割之特性,進一步運用電腦動畫著手模擬實驗,最後再用繪圖軟體繪製圖形、數學幾何學理加以驗證,以探討任一四邊形在四邊中點連線的設計架構下進行分割翻轉成其他各種四邊形之可行性與分割方法。假若因圖形本身之特殊性(如任意凹四邊形、折四邊形分割翻轉成其他各種四邊形)或者在此分割設計架構下限制條件過於嚴刻(如各種四邊形分割翻轉成正方形、各種四邊形分割翻轉成鳶形),造成前述方式無法一般化分割,則本研究乃採用藤春幸三郎與田村三郎(1996)的方式先將任一四邊形剪貼成一可分割成其他各種四邊形的圖形,之後再透過它分割翻轉成其他各種四邊形。希望藉此建立四邊形幾何分割與拼圖之理論。

擴充式多功能發電機之效能最佳化分析

地球持續暖化,綠色能源的發展迫在眉捷。我們拆解了廢棄吊扇,利用線圈組件製作綠能發電機。在研究的過程中,我們的發電機每一層線圈可產生約60VP-P,約20Vrms的電壓。接著我們將兩層線圈串聯起來,所產生的電壓是一層線圈的2倍,可產生約115VP-P,約40Vrms的電壓。 因此,我們將發電機設計成「直立式可擴充」的裝置,未來也許可以串聯3個線圈、4個線圈,甚至更多,可無限擴充。我們的發電機也是多功能的,不但是風力發電機,也可以是水力發電機,我們甚至發展了模擬洋流發電的構想,相信不久的未來,我們的創意一定能夠實現。如此就能夠避免核電廠災害性的威脅,也能減少火力發電所產生出的二氧化碳,降低PM2.5對生態環境所造成的危害,讓地球的壽命延長。

國中化學實驗裝置的改進及目標

課外活動課,我們參加的是科學研習,因凡課本中有理論說明,而無實際驗政者或實驗的結果現象不明確,誤差大者,我們都會就教於老師,共同研究設計改良。

會呼吸的梳子壩?! ~華山土石流整治實察與透砂率探究

我們先從梳子壩的認識與華山探勘著手,實察地質、梳子壩防治工法與嵙角溪野溪 (第一部分)。模擬土石流研究梳子壩在不同水量及砂量的透石、砂效果(實驗一、二),發現梳子壩後方的砂不易透出(實驗三)。接著我們模擬已淤積砂和石的壩體持續沖水,加入粒徑較大的碎石,透砂率明顯降低,找到了梳子壩輸砂的盲點,並推理縫隙模型(實驗四)。為了降淤,我們追加模擬鋼管壩實驗,以相同條件沖水與降壩體,發現鋼管壩抵擋土石流,後續可讓淤積的壩體透砂透石,實驗數據顯示比對梳子壩效果好太多;另外藉著降低壩體運作模式,結果能清空壩前土石。期待真實防治工法也能多採取此模式,讓整治的溪流自然降淤高,恢復到流暢的野溪型態(實驗五)。

救命元氣‧‧O2

依據我們現在所讀的國中自然與生活科技教材內容「氧氣製造及反應速率」,研發出一個緊急供給氧氣的裝置,來幫助逃生。透過不同氧氣製造的實驗,利用排水集氣法量測產生氧氣的流量,尋找最快速產生氧氣的方法。依據實驗結果,我們發現利用雙氧水加二氧化錳做催化劑,所得到氧氣的成效最好。因二氧化錳在一般家庭中不易取得,我們又從實驗中發現從冰箱中容易取得的紅蘿蔔丁做為催化劑,也可以快速的產生氧氣。又經稀釋水質與容器材料的測試,最後我們依照上述有利條件,組裝了一個可隨身攜帶的簡易氧氣製造裝備,當緊急需要氧氣時,隨時可以派上用場。

桃園人的噩夢─酸雨

小丸子:「小玉,你爸爸的頭會不會禿禿的、沒有毛呢?」 小玉:「會啊,我一直覺得好奇怪,但是我不敢問我爸爸。」 花輪:「嗨, Baby! ,你們在說禿頭啊? 」 小丸予:「對啊,花輪同學,你知道為什麼會禿頭嗎?」 花輪:「當然了,女士們,因為我家僕人的頭也是禿的,那是酸雨造成的結果啊!」 小丸子:「酸雨?我好像有聽說過耶!」 花輪:「說來話長,我看我們來做一些實驗看看,說不定能得到一些意外的收穫。」 小丸子:「哇!好棒喔!就讓我們來揭開酸雨的神秘面紗吧!」

電鍍!電布!

利用屬於非金屬的布代替金屬物質作為電鍍實驗中的被鍍物,觀察金屬在布上是否可以析出。經過實驗我們發現利用布依然可以使金屬在布上析出,容易觀察,但在實驗時間上卻較長,無法如課本所示範的實驗在10 到15 分鐘內便可完成。歸納發現影響布表面析出金屬的因素主要是布浸泡時間的長短,溶液濃度、電壓大小及液面高低的影響反而不太明顯。