全國中小學科展

國中組

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。

追蹤電場的色素--平面介質中食用色素的運動研究

這是我們第三年研究食用色素的電泳,這個實驗技術是在“自然科學博物館”出版的“花的前世今生”的通俗刊物中學到的。實驗設置很像國小自然課教的“電池和燈泡的電路”;我們用幾顆電池、以果凍為介質,研究食用色素在果凍中受電力影響而運動的情形。過去,我們研究的是色素在兩個電極間、沿著一個方向的運動;今年我們想到:如果介質是個平面、可以在各方向運動,色素會怎樣運動呢?實驗顯示:色素會跑向電極的尖角部位。老師告訴我們:在電極的尖角附近,電場較強、電力較大。因此我們的研究發現:色素會追蹤電場較強的方向,把電力線描繪出來,而且電力線會垂直電極表面。我們還發現:在空心電極內部,色素不會運動,顯示在空心電極內部沒有電場。我們也做了一些實驗研究介質的電性。

霧裡看「發」-模糊方法對蒸發量的探討

蒸發為水吸收熱能而由液態轉變為氣態的過程,是一種水量的損失,對於水資源開發計畫;或是乾旱地區的水量控制均相當重要。蒸發的過程相當複雜,且受到甚多因子的交互影響,因此不容易估算蒸發量,通常採用經驗公式加以推估,例如道耳吞(Dalton)式,梅耶爾(Mayer)式等,其精確度通常較差;或者採用能量平衡法估算,其精確度較高,例如安德生(Anderson)式,但由於數據不易量測,故不常使用。

利用回復路徑追蹤費馬點

一、本研究先證出:(一)、n邊形的費馬點即本文所稱n孔系統的平衡中心。(二)、n邊形(3n?)的費馬點唯一。二、利用GSP軟體,以物理方法我們研究出「回復路徑逼近法」,利用此法可求得任意多邊形的費馬點。三、以數學方法導出2n=的真正回復路徑方程式,接著證出等距線與回復路徑所在的方程式,其圖形為共焦點的橢圓與雙曲線,並形成「正交曲線」。四、對於n3?,我們猜測等距線α與回復路徑β為「正交曲線」,並以「等距線逼近法」作出的圖形驗證得證之。五、因此,理論上要求得n孔系統的回復路徑方程式,只要先寫出等距線方程式,並利用其為「正交」關係即可得。最後,只要作出兩條回復路徑之圖形,由其交點可得此n邊形的費馬點。

說『三』道『四』,【大】哉正方!

本作品是探討:在已知三角形內部中,如何利用尺規作圖找出最大的正方形(含內接與偏接),並導出最大正方形邊長與三角形元素的關係。進而推廣出在已知四邊形內部中,如何利用尺規作圖找出最大的正方形,並導出最大正方形邊長與四邊形元素的關係。

邏輯映射串流加密器

自從看了電影 〝 駭客任務( MATRIX ) 〞 後,就深深為其動人的劇情所吸引,震撼之深非筆墨所能言喻。故事內容大約如下:二十二世紀的地球已被電腦進化成有生命的電腦人(agent)所控制主宰,人類大部分都活在agent設計的虛擬夢幻世界中,而實際上是熟睡在保育箱中,成為agent所飼養的 〝 動物 〞 ,只有一小部份人類是清醒並躲入地下伺機而動,在女主角崔妮蒂的帶領下,男主角尼歐結識了一群抵抗agent電腦王國的自由鬥士,那時活在地底下的人類生活行動是依賴一部 〝 錫安 〞 電腦主機來掌控, 〝 錫安 〞 電腦主機是由人類所操控,藉著其強大的密碼系統抵抗保衛agent 的入侵,最後終因密碼系統的強固以及密碼( password )沒有外洩的情形下,爭取到時間使得尼歐領悟電腦電子世界的奧秘,進而消滅了電腦人。 這部令人想一看再看的電影深深吸引著我,因而有個念頭也想設計出強大而無法被人破解的密碼系統,可以抵抗未來agent的入侵。

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。

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。

易籽而膠,行之有酵—探討薜荔榕亞屬植物的凝膠特性與酵素活性分析

為探討薜荔榕亞屬植物之凝膠機制,我們萃取愛玉子、薜荔、珍珠蓮、大果藤榕的果膠酯酶PME並滴定活性、分離果膠且分析凝膠品質。四種植物之PME活性依序為13.36、1.63、3.19、4.29單位;果膠含量為6.51%、9.83%、15.76%、11.90%;PME活性決定凝膠速度,果膠量決定凝膠倍數。愛玉子PME活性最高,由果膠量決定凝膠品質;薜荔PME活性個體差異大,活性足夠才能凝膠;珍珠蓮果膠最多,凝膠倍數達400倍;大果藤榕凝膠關鍵在於成熟度。水中Ca2+、Na+及升溫可提升PME活性。PME耐熱性:愛玉子在70℃、大果藤榕和珍珠蓮60℃、薜荔在40℃時活性大減,推測四者PME不同,但皆受果膠酯酶抑制劑抑制。此外,不同PME與果膠可搭配凝膠,愛玉子、薜荔、大果藤榕相容性較佳,但與珍珠蓮相容性較差。

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