全國中小學科展

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國中組

正立方體的展開圖

我們研究的是「方連」,「方連」有單方、二方連、三方連??。而這次我們所要研究的是如何判斷一個六方連能否摺成一個正立方體;我們發現所有排列是(1,4,1)的六方連都可摺成一個正立方體,但是排列不是(1,4,1)的六方連也可以用一種特殊方法判斷是否能轉換成(1,4,1)的六方連。再透過觀察,研究如何正確地畫出6 面各有圖案的正立方體的展開圖。

靈異照片

本次的研究起因於生活中的小插曲-「果汁不小心滴在相片上,相片產生了變化」。而平時自然課老師不斷的提醒要隨時觀察身邊事物的變化,有興趣就好好的研究,因此我們決定找出到底是果汁中的何種成份使照片產生變化。在研究的過程中,我們從實驗中得到了答案,也發現了新的問題,經過不斷的討論與實驗,我們的主要發現如下:一、相片上繽紛的色彩是由紅、黃、藍三種原色所組成。二、相片上這三原色上色的次序先後是黃 紅 藍。三、水果多為弱酸性(pH=4),然因所含酵素種類不同,對相片所產生的影響也不一樣。四、檸檬酸使相片變色的情形是由相片最上層往下侵蝕一層,而水果酵素使相片變色的情形是將相片的三原色直接溶解了。五、將奇異果及鳳梨果汁經高溫加熱後,因酵素受到破壞,對相片產生的影響與檸檬酸對相片產生的變化相同是一樣的。所以我們認為使相片產生劇烈變化的主因是水果中的酵素,而水果中的微酸亦可對相片產生些微的侵蝕效果。但是,研究過程中水果酵素並不易取得,所以我們是以「蛋白質分解酵素」來實驗;如能取得不同水果酵素,相信可進一步加以研究探討。

天旋地轉

由於近年來能量危機,我們研究的主題朝向如何有效運用能量及產生能源。

以「欒」擊「螺」~探討台灣欒樹萃取液對福壽螺及其他生物的影響

福壽螺自1979年引入台灣,造成農業損失超過100億元,而台灣特有種的台灣欒樹在校園和公園大量種植,冬季落葉和修枝產生廢棄物。研究利用欒樹葉萃取液防治福壽螺,檢測其對水域動植物影響,創造雙贏契機。葉和水以果汁機粉碎,0.05%濃度浸泡二天即可致死100%福壽螺,卻不會影響田螺、蝌蚪、台灣馬口魚和果蠅幼蟲的發育以及稻米發芽率和長第一片葉的時間,但孑孓死亡27.6%、稻米高度和根長下降。研究結果證實欒樹葉萃取液在極低濃度(0.05%)即可致死福壽螺,0.1%濃度7天仍具殘效性,是有效的殺螺劑。若用較高濃度亦可抑制蚊子幼蟲孑孓,但不會影響淡水共域生存的動物和植物的發芽,是比目前普遍使用的苦茶粕更容易獲得、製備更廉價,對水域動植物更安全的天然殺螺劑。

由液生磁~探討電解質溶液中磁場的變化

一般人總認為磁場的產生是由於電子移動而產生,因此認為只有在電器用品附近才會產生磁場,而忽略的事實上電池也可經由電解質溶液而傳導。因此本實驗在探討電解質溶液中離子的游動是否也可以產生磁場,而由離子產生的磁場是否也會跟電子移動時產生的磁場一樣符合安培定律,結果發現電解質溶液也符合此定律,但電解質所產生的磁場其所受的影響因素還包括濃度、液體中有雜質等因素,而且產生之磁場會慢慢消失;跟由電子所引起之磁場不同。

電磁爐上玩花樣

電磁爐如何將水煮開、食物煮熟?其工作原理我們認為應該有三種:電流磁效應、電磁感應、電流熱效應。即電磁爐外接電源使爐內的線圈板產生磁場,再由磁場的變化使爐面的加熱容器產生感應電流,又因加熱容器材質的電阻而產生熱量。設計三大部分實驗:測試電磁爐內的線圈板產生磁效應的強弱,並以家用單芯電線繞製線圈,探討爐內線圈板磁場的變化,造成繞製線圈產生感應電壓大小的變因。進而設計各種形式的線圈,測其感應電壓的值,配合電路原理,焊接串聯、並聯小燈座,裝置適當功率的小燈泡,觀察其趣味性的變化。最後再以不同形狀、大小的鐵片,代表加熱容器的底部與四周,探究容器產生感應電流(渦電流)的現象。本實驗設計希望能統合國中理化「電與磁」的相關內容,作為輔助學習的教材,使學習更具趣味性、更有效果。

離心作用下植物生長情形之探討

(一)自從我們學過了國中生物( 上 冊)第六章第八節植物的感應後,使我們了解植物雖是無神經系統,但仍能對刺激發生感應(但不若動物的感應靈敏罷了)。於是導引了我們對身邊四周環境如光、地心引力和水等對植物的根和莖生長時發生的反應,產生了濃厚的探討興趣。(二)在去年( 23 屆)所做的「光由植物體下方向上照射對植物生長影響的探討」之實驗,為在“靜止 〞 狀況下植物的趨性生長。很榮幸的,在全國科展中獲得了生物枓國中組第二名,使我倆對繼續深入研究之計劃增加了很大的興趣及信心。我們一直想,假使植物生長的環境改變了,由 "靜" 態變為 "動" 態的環境裏,它們受了離心作用的影響,其生長又會怎麼樣的呢?於是我們就設計以電風扇的轉動作為 "動" 的環境來做實驗,加以探討植物的生長情形。

我把實驗縮小了-葡萄糖檢測實驗

使用微流體晶片可將原本需要30分鐘的加熱時間縮短至幾分鐘甚至幾秒, 將實驗過程簡化以及減少材料用量, 透過微流體晶片通道設計並能在同一片微流體晶片進行兩個步驟的實驗流程。 研究主旨用國一自然課本葡萄糖檢測實驗及酵素分解澱粉實驗為標的,透過繪圖軟體inkscape的使用,設計不同反應區跟微流體通道,使用雷射切割機切割及雕刻壓克力的微流體晶片,並測試不同材質的黏貼晶片反應時間,並達成實驗過程達到藥品減量,實驗流程簡化,利用image J分析顯微照片的RGB值及測量吸光值達到定量產糖濃度的效果。

記憶的裂痕

本研究從發現有好的讀書方法確實和學校成績(國文、英文、社會)成正比的情形下,繼續深入探討。記憶訊息的量與正確度在沒有重複學習的狀況下,是會隨著時間增加而下降。而使用不同的記憶方法(分段時間記憶優於一次時間記憶、聯想記憶法提升記憶速度)確實對時間的增加影響記憶(記憶訊息的量與正確度)下降的情況有所改善。而外在的讀書環境(聽音樂)也明顯的降低記憶訊息的能力。

水震盪

從浮體振盪週期的探討,聯想到震盪中裝水容器及大陸地區的湖震,這些的現象都是有週期性的且水面在震盪過程中呈現的是一種駐波現象。水的震動週期究竟與何種變因有關,呈何種關係?本研究的 第一步 利用質心觀念,推導出水在容器中震盪的週期公式,如下 第二步 設計實驗應證推導出的理論是否正確。在應證中最主要是應證公式中有關的變因是否正確,包括有(1)容器長度與水震盪週期的關係。(2)水在容器的深度與水震盪週期的關係。我們應證的結果: (1) 改變容器的長度,繪圖分析確實呈線性關係,若能將誤差考慮則應可說是成正比關係,經由斜率的計算,確知水震盪的週期與長度成正比。 (2) 改變容器內的水深,繪圖分析呈線性關係,經由分析確知水震盪的週期與水深的平方根成反比。由此兩種變因確知與公式是相同的。 我們又發現水在一開始受到人為外力震動,當人為外力消失時,水還有受到重力的因數,仍繼續震盪。且知水的振動只發生在一定深度,故我們稱此種來回震盪的駐波為淺水重力波。至於嘗試改變容器的形狀中的圓形容器,在我們小範圍的研究中,無法確定關係如何。其中改變容器的形狀時發現正方形的面積與週期有高相關,但無法確定有正比的關係。 第三步 嘗試探討容器形狀的影響。經由形狀的探討,知形狀有相當程度的影響,但是成何種關係,以我們的實驗,祇知有高相關。我們引進一個未知數k,則整個水震盪公式可改為 k 是其它影響因素,如容器的形狀,都會影響。