全國中小學科展

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國中組

我怕光-螢光棒的照光研究

近幾年來,由於臭氧層破洞日漸嚴重,使得紫外線對皮膚的傷害力愈來愈強。皮膚是生物接觸外界的第一層保護膜,因此每個人對防曬觀念愈來愈注重。我們將對螢光棒的好奇心轉為測試物品防曬效果的動力。我們發現螢光棒裡的雙氧水和螢光染料在光的照射下,會對螢光棒的發光程度有所影響。所以我們將螢光棒的主要成分分成兩部分後,進行不同光線與不同時間長短的照光反應。經由分析可以得知雙氧水對於光線會有分解的現象。而在分析過程中,不經意地發現在螢光棒中加入洗衣粉會使發光強度異常增加,且可維持一段時間的發光。藉由螢光棒照光的分解特性,我們進一步地探討一些防曬用品的防曬效果。

色藏冰芯-探討水結冰之純化作用

水結冰的過程為什麼體積會膨脹?雖然課本都有寫,但卻沒有說明真正的原因。我想知道的是水結冰時若是遇到其他物質的抵抗,是否能用明顯的巨觀結果來證實我的推論與預測?冰芯的形成又與奈米冰晶的多寡有何關係? 透過比較不同水質的結冰結果,進而探討各種溶質的冰芯差異,期間發現容器的形狀與材質對形成冰芯的影響,特別是有無包覆可以用來控制冰芯的形狀。證實形成「奈米冰晶結構」時擴大版圖的「純化作用」的確存在。 透過探究水結冰時和其他物質的交互作用以及冷卻環境差異所造成奈米冰晶結構強弱,經拉曼光譜儀的掃描分析,形成「純化作用梯度力」的物理解釋模型,希望未來能進一步製作能結出創意冰芯形狀的製冰容器。

疊疊高升-骰子爬升的因素探討

這項研究是延續國小時參加全國科展作品「『粒粒』皆辛苦」的創作,不僅將成功疊出骰子塔的步驟簡化,更進一步的探討出疊成骰子塔的順序性,並藉由實際教導同學,記錄每一位初學者對於學習疊出骰子塔技巧的過程,也做為我研究的分析數據。為了更客觀的探究骰子爬升及堆疊的物理原理,我設計並製作一部可調整轉速的儀器,精準探討轉速(或頻率)與杯子傾斜角度、旋轉半徑、骰子顆數、骰子質量以及摩擦力有何關聯性。進而算出摩擦係數,合理解釋了骰子爬升與下滑所需的轉速與理論值之間的差異,更推導出利用摩擦力修正後的轉速,可準確求得骰子在不同傾斜角度、旋轉半徑下爬升或下滑的轉速,讓「賭神」的祕技重新賦予科學的生命。

生日快樂切蛋糕之正多邊形等分問題

為解決從正多邊形之一頂點出發,如何畫線等分面積之問題,利用國中數學課程內容所學(如:比例線段、相似、尺規作圖等),及簡單正多邊幾何性質(如:對稱),來進行研究探索並解決問題。

電解水及燃燒熱實驗的改進探討

我們喜歡動手作實驗,課本裡的每一實驗均被我們作過,理論與實驗仍十分配合。唯有電解水及燃燒熱讓我們感到困惑,或因誤差大,或因裝置不良等。因此請教老師,老師告訴我們:「要有客觀的實驗數據才能支持你們的看法。」同時給了我們兩本科展優勝作品專輯,要我們先收集資料,再作大膽的假設,動手實驗小心求證。

與複擺共舞

本實驗主要目的是為了瞭解影響複擺運動的因素。實驗中分別以擺長、質量和擺角為操作變因,利用馬錶及電腦測量複擺的週期。在小擺角10度以內,複擺具有等時性,擺長的平方根與週期成正比,質量對週期沒有影響。較大的擺角對應較大的週期。電腦配合滑鼠測量複擺的運動軌跡,顯示擺動大小受阻力隨時間遞減,末端處的運動可近似地視為簡諧運動。此外我們對複擺進行強迫震盪的實驗,當強迫震盪與複擺的自然振盪兩者的週期相同時,擺動大小不會隨時間遞減反而有略微增大的現象、當兩者的週期不同時,複擺的運動軌跡變得很不規則。實驗結果說明當發生共振時,複擺本身能從外界獲得能量、而非共振時,其運動會受到干擾,無法有效地從外界獲得能量。

殺「氣」騰騰─ 探討擬穀盜利用氣味抑制他種米蟲的生長

米象(Sitophilus oryzae),擬榖盜( Tribolium castaneum),鋸胸粉扁蟲(Oryzaephilus surinamensis)都是常見的穀物害蟲。在飼養米蟲過程中,我們發現當擬榖盜出現時,米象和鋸胸粉扁蟲的數量急遽下降,近乎滅絕。我們很好奇擬榖盜是透過什麼方式去抑制其他的榖類害蟲。經過實驗證明,擬榖盜的競爭性強於米象及鋸胸粉扁蟲。我們也發現擬榖盜會聚集且散發出刺鼻的臭味,我們的實驗證實了這個味道會抑制米象及鋸胸粉扁蟲生長。透過閱讀文獻及顯微鏡的觀察,我們也找出擬穀盜散發氣味的臭腺。 本研究發現昆蟲竟然能透過氣味來抑制其他種昆蟲的生長,未來希望可以針對氣味對他種害蟲的影響,進行深入探討並藉此研究出更天然且無毒的捕蟲或抑制害蟲的方式。

夢幻「泡」影-如何降低泡泡的持久性與直徑大小

1.濃度越小,泡泡維持時間越短,但發現金屬離子雜質越多以及加酸皆會破壞Marangoni效應而降低泡泡維持時間。 2.對於最大直徑,可以發現加入酸、鹼電解質會降低最大直徑,且濃度越大越明顯,非電解質則會增加直徑,而鹽類則有不一樣的表現,例如硫酸鎂與碘化鉀反而會增加最大直徑。 3.電解質中的酸容易破壞Marangoni效應而降低泡泡維持時間,且強酸降低的效果比弱酸佳;而對於縮小泡泡直徑,添加電解質濃度越大效果越好。 4.對於厚度來說,可發現隨著添加酸、鹼的莫耳濃度越大,起始厚度越薄,同時也發現隨著時間過去,Marangoni效應會變慢。 5.添加溶質的保濕度越差,維持的時間越短。 6.濕度與溫度越低可以降低泡泡最大直徑與維持時間。

線條穿越方格之謎

本研究主題是由計算方格紙上某特定矩形的對角線所穿越的方格數為起點,進一步深入探討『方格紙上,任意的曲線所穿越的方格數該如何的計數,並尋求其一般性的解決方法?』我們從開放曲線(含線段、折線段、曲線段)開始研究,先找到了遵守「最短路徑」的一般性解法;再配合「反曲點」將原線條做有效的分割,而將不同的曲線段做適當的組合計數,最後完成對任意封閉曲線的探討,並歸納得到完整的一般性的解決方法!

海洋的誘惑樟湖地區化石對沉積環境的探討

雲林縣為一沉積地形,其中平原佔大多數,想了解一地質狀況,必須了解其中化石的分布情形,於是和老師討論,然後開始進行一年多的研究。