全國中小學科展

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國中組

如果日本神戶大地震發生在台東…

臺灣位於歐亞大陸板塊及菲律賓海洋板塊的交界,因此是個研究地震的好地點。在這篇報告裡,我們運用了地科上冊第六章學到關於地震的基本知識,欲探索臺灣特殊地質狀況對臺灣東部地震傳播路徑的影響。

淡水河竹圍地區河岸沉積物顆粒分布研究

豔陽高照的夏日,暖風徐徐吹來,幾個同學相約到淡水一日遊。「有緣,無緣,大家來作伙,燒酒喝一杯,呼乾啦!呼乾啦!??」,我們哼著「流浪到淡水」,把汽水當酒,雨傘當樂器,走在紅樹林旁,別有一番風味!\r 走著走著,發現一條秘密小徑,心裡想著:「它會帶領我走向秘密花園嗎?」一夥人覺得好奇,當起「台灣探險家」,沿著清幽小徑走進去。「哇!你看!那不就是水筆仔嗎!」「還有,還有,你看!那是招潮蟹耶!好可愛喔!」我們像是井底之蛙,看到外面不同世界,是如此興奮與驚訝呀!一會兒,一陣慘叫??「啊!快來救我,我陷下去了!」在一旁神氣的小康說:「活該,誰叫你要跑到離河面那麼近的地方。」剎那間,疑問有如弓箭般射進我的腦袋,「泥土的軟硬度,和沈積物的顆粒大小、距河遠近,有關連性嗎? \r 於是,大家便想到,在地球科學課程第三章的課程中,老師曾經帶著我們討論許多有關地貌改變與平衡的過程,例如在3-1「壯麗山川的成因」中,曾提到「流水具有沖蝕力,能將流經的地方沖蝕成小溝渠」也提到「流水就像雕刻刀,能將流經之處的岩石侵蝕下來,並藉著河水搬運到更下游」、「沉積岩可以依組成的沉積物顆粒大、中、小就分別成為礫岩、砂岩及頁岩」老師並進一步說明在沉積物沉積的過程當中,當地質營力越大的時候,沉積的顆粒就越粗。而在3-2 的課程中,老師也教我們河道的平衡,讓我們了解河口的地形對整條河流而言是以沉積作用為主。在3-3 的課程中,老師也教我們有關海岸線平衡的知識,「河流不斷帶來沉積物出海,而海浪及沿岸流又不斷帶走泥、沙等沉積物,如果帶來的泥、沙比帶走的多,那麼,海岸線就向海的方向移動,反之則向陸的方向移動」,這個地方雖不是海岸,但出海口相信也受到類似的營力作用影響吧! \r 「哇!這個地方的沉積特性好像都跟我們課本所描述的內容有關,可是又更複雜了些…」大家的心裡都暗自想著…。所以大家想利用這次科展的機會,來作這個實驗,印證三年所學的成果。或許當我們分析淡水附近沈積顆粒分佈情形之時,會從其中瞭解到造成這些沈積物顆粒大小分佈營力變化的關連性,展開我們的「淡水充實之旅」,旅途雖長,但我們並不怕苦,有毅力的堅持到最後一秒,正是所謂科學家的偉大精神!\r

會唱歌的空氣

國中理化第一冊第三章「聲音」中提到聲音的產生之影響變因以及共鳴的原理,其中對於裝水的玻璃管吹氣發出的聲音的高低與水量的多寡似乎是存在著水裝得越多聲音越高的關係。如此結果引起我們的興趣,進而對這些現象加以研究與探討。課程中提到聲音的音調與聲波的頻率有關,使我們想嘗試以較常見的音樂調音器來測量聲音的頻率。

探討固體、液體及離子受熱時的熱能分佈和組成結構的關係

在國中化學課本中和熱能有關的實驗單元包括化學反應熱的測量,物質燃燒熱的測量,溫度的高低怎樣影響反應速率以及溶液的比熱(課本把溶液的比熱值都設為 1 cal /goC ,對濃度較高的溶液不太合理) …… 等。物質發生化學反應時常會造成吸熱或放熱的現象,吸熱或放熱的結果會使溫度下降或升高,而溫度的升降即表示物質所含的熱能(或動能)發生了增減的變化。又由溫度的高低會影響反應速率的事實也說明物質的溫度越高時分子的動能就越大,分子的動能越大時,分子的運動速率就越快,因此分子與分子的碰撞機會就增加了,分子的碰撞機會增加,反應速率就加快。由於對這些觀念的瞭解,使我們更想加深一層的探討,物質吸收了熱能以後,這些熱能應該如何分佈在物質的內部?尤其電解質固體(分子狀態)溶於水後它的總熱容量是否會增加?有機化合物的液體分子又是如何吸熱,如何分配所吸收的熱能?這些問題是既新鮮又新奇,因此我們決定對固體、液體及離子做熱能分佈和化學結構關係的探討。

「橋」遍全世界

橋樑功用在於接續兩地空間。本次探討橋樑力學並分析各橋樑特性:樑橋可隨地形彎曲、建造容易,故適作為長路徑陸橋,其橋墩須承受橋面的載重,故橋面易變形、斷裂、吊橋纜索屬弦垂型,受力成弧線、安全性低,但易於山谷架設,為增加安全性可採直線型鋼纜並將底索張力大於主索、斜張橋、拱橋相較於吊橋、斜張橋,其結構可減輕橋墩受力,故適用於鬆軟地基,斜張橋其纜索可減少橋墩受力,且建造成本低,故適用於長跨程的橋樑、拱橋受力時可使切塊更加緊密,故適用於土質鬆軟、不易維修區域(如峽谷),但因所負載的重量易傳至兩側,故需架設墩台於拱橋兩端以承受拱橋的水平推力,增加其最大載重量與耐用性可採圓形設並將纜索和拱橋結合(如下圖)。

正多邊形越來越「正」了,因為有「螺」!

1.本研究採用解析幾何方法發現,由正n邊形的特殊切割,發現了新正n邊形面積或與原正n邊形的面積比值都與切掉的小等腰三角形腰長或小正n邊形邊長具有特殊的二次函數的關係,亦即ωn[(r+x)2-(r+x)]+λn,其中ωn=nsinθ/2、λn=n/4 cot(θn/(n-2)),θn=(n-2)π/n ;也因此,當切掉的小正n邊形的邊長在一定的長度時,可得出最小第二層正n邊形,且此時所切掉的小正n邊形是最大的。 2.承1,繼續特殊切割,並重複這些動作往內部一直畫出越來越小的正n邊形,當層數夠多時,這樣的作圖最終會收斂成中間一點。最終取出每一層正n邊形對應的頂點,則頂點軌跡可生成等角螺線,經證明得其總弧長及所掃面積分別與最外層正n邊形邊長及 面積具一定關係存在。

食紙大動~校園垃圾達人秀

校園垃圾何其多,我們作品中已成功且積極呈現處理校園三大垃圾的成果:廢紙自製手抄再生紙並結合紙藝做出愛的小書、壓花卡片、酸鹼試紙。廚餘做成可以吃的紙及有機肥、落葉結合手抄再生紙做成藝術卡片及有機肥。木棉花等做成木棉花紙、試紙…,幾乎所有的紙漿廢水經過測試均對植物生長無害,確實達成廢棄物再利用、節能環保的終極任務。

梵天塔之探討與創新

古老的印度中,有一們神秘的傳說:誰能將神壇上七十二層的梵天塔,照著一定的方式由一底盤移至另一個底盤,就能得到神的恩澤,繼而成仙。經過了數千年,成仙的夢無人達成,但奇妙的遊戲卻流傳至今,深深地吸引了我們。

?小河戀?\n探討景美溪水位的變化

去年的科學展覽,我們探討了景美溪中,出露於政治大學附近,沙洲之形成與變化,非常高興榮獲台北市地球科學科的優等獎,這項獎勵,更激起我們,進一步在全盤性的規劃下,展開對沙洲詳細而定期的觀測。去年觀測的經驗得知,需把握降雨量大的夏季,因此我們從去年暑假開始著手觀測紀錄。 半年多來,例行野外的觀測,每月平均實地觀測 2 ~ 3 次,大水時更機動增加次數,包括實地測量流速與紀錄水位,並以水準儀測沙洲各定點的高度,期能經有系統的觀測,對河川中各項因素之關係,做更深入、更有系統的分析。

「硫」來「硫」去-「硫」成愁-自製微型化學儀器,檢測檢測空氣中硫化氫含量

在學校上課時,偶爾傳來隱約的臭味,此時我們想瞭解這些臭味是什麼成份?依據所查的資料顯示,硫化氫是臭味主要來源之一。於是我們大家分頭收集資料,發現環保署網站上所公佈環境檢測標準方法是使用「甲烯藍比色法」(亞甲藍比色法)文獻二。我們依據環保署資料實驗,並自製設計「微型攜帶式化學儀器」,實際去偵測學校四周的空氣是否含有硫化氫,並配合LED燈、光敏電阻及三用電錶,可有效的檢測出硫化氫的存在。在自製微型化學儀器對硫化氫檢測分析結果誤差值在4%以內,偵測極限為0.03ppm。