全國中小學科展

國中組

誰說國中生不知地厚?—從板塊運動探討台灣地區岩石圈的厚度及變化

利用水中的浮體實驗來模擬板塊運動造成岩石圈受擠壓的現象,找出受壓縮岩石圈的長度變化和所造成的厚度延伸量之間的關係式來推估岩石圈厚度;依相關文獻參考實際板塊位移量,推測台灣地區的岩石圈平均厚度約為 170 公里;並依照台灣地區地形來模擬標高不同區域的岩石圈厚度分布。並利用以上模型,證明當山區受到較大的侵蝕作用時,因岩石圈下層受浮力上浮補償了部分的高度,使山區需在較長時間,高度才會變矮。

不「球」「滲」「解」

針對海藻酸鈉與鈣離子反應時,可以包覆多種物質的特性,我們探討了含有二氧化錳、碘化鉀或酸鹼指示劑的膠球與膠條,將其應用在國中理化的雙氧水製氧、電解與沉澱等實驗;也直接使用海藻酸鈉與銅離子反應形成的膠球,進行電解或置換實驗。其中,製成好清理又能方便實驗的二氧化錳膠球,進行一系列雙氧水分解製氧的控制變因實驗,可以取代目前國中理化實驗中所使用的粉末狀二氧化錳。最後進一步觀察海藻酸鈣膠球膜對不同離子的滲透現象。統整以上結果,利用這些小「球」,可以進行基本的「滲」透實驗,雙氧水分「解」實驗,還有電「解」實驗,這些設計可以達到方便處理、收納、觀察的效益,以及環保又省錢的目的。

仿真電子貢香

現在科技發達,但是地球的負擔也越來越重,這時能利用科技與大自然的結合,並能使人類方便,卻又不傷自然的技術研發產品,即是新時代的步調。本作品仿真電子貢香即是此理念的呈現。仿真電子貢香是一個可以代替傳統香的一個用品,它利用霧化器的原理來模仿傳統形式燃燒香會有的香味四散與煙霧之效果;利用螺桿的原理,將圓周運動轉變成上下運動,來模擬燃燒香會隨時間增加而減短香的長度;利用紅色發光二極體(LED)來模擬燃燒中的香之頂端的燃燒點,加上重複循環播放祥和的誦經音樂,其仿真、仿情境之效果如真。由於它的耗電量極低,不僅可以重複使用,未來還可以結合再生能源的方式供給電力,是非常環保而且值得推廣的一項產品。

風馳電掣—車頂導流板發電的研究

本研究主要是針對不斷飆漲的國際油價,試圖尋找一個可行的解決方案,尤其是針對公路上數量龐大,耗油量可觀的卡車、貨櫃車族群,希望提供一個既省油又能夠為地球節能減碳作出貢獻的創新實驗。就先由理論出發,從〈功的公式〉〈貝茲法則〉.......等公式中找到對本實驗有助益之處,並且探討了是否會牴觸到「能量守恆原理」。研究方法則包括以「控制變因」、「操縱變因」、「對照實驗」分析各種不同造型擋風板的風阻大小和驗證導流板與受力的關係,研究結果顯示,本創新實驗作動良好,已達成了所預期的初步目標

神奇的小彈簧手──水螅

無意中在水族箱內,發現具有彈簧手的水螅,看它伸縮自如的可愛模樣,引起我們的好奇心想進一步了解它們。

節能建築之水冷散熱系統設計與改進

本研究的動機是來自於利用日夜溫差的現象,在夜間儲存冷卻水體,而於日間將低溫水\r 送入建築結構裏的冷卻管路中,降低來自天花板和牆面的輻射熱。\r 本研究的目的在於設計具備簡易溫度控制之水冷散熱系統,用於降低建築物的溫度。採\r 用內含冷卻管之1:10 比例的鋼筋混凝土(RC)結構房屋模型,模擬建築物外部和內部受熱後的\r 各牆面溫度變化情況,並探討不同冷卻管路配置和冷卻劑的冷卻效果。\r 本研究主要的結論:(一)、視不同房間之需要,於各個受熱的地方,彈性配置冷卻管路,\r 可以主動移除特定位置之熱量。(二)、含冷卻管之懸吊式鋁製天花板,可以有效阻隔並移除來\r 自屋外和屋內的熱量。(三)、本研究之構想對能節能建築之設計,具有可行性和參考價值。

一個對局遊戲的研究與推廣

本作品為兩人輪流取數的對局遊戲,且當有一方動彈不得或故意累加的數字超過所給定的正整數N 者算輸。設前一手拿取的數為Xk ,下一手拿取的數為Xk+1 且取數範圍為m~n,即 m≦Xk.Xk+1≦n (Xk.Xk+1.m.n 為正整數)。本作品所研究的問題為: 一 若Xk≠Xk+1 且m=1,即取數範圍為1~n 時,探討後手有必勝策略的N 值。 二 若Xk≠Xk+1 且m>1,即取數範圍為m~n(1 三 若Xk≠Xk+1,Xk+Xk+1≠m+n 且m=1,即取數範圍為1~n 時,探討後手有必勝策略的N 值。 四 若Xk≠Xk+1,Xk+Xk+1≠m+n 且m>1,即取數範圍為m~n(1

走完一圈有多遠─探討1×1×n之長方體面上一點出發走遍6面回到原出發點的最短路徑

延續 彰化縣第52屆科展優等作品「走完一圈有多遠-探討1x1x1之正立方體面上一點出發走遍6面回到原出發點的最短路徑」除了找到該報告的缺漏外,更進一步地討論在1x1xn之長方體面上一點出發的情形。我們利用 三角不等式、畢氏定理、二次函數等概念得到 1.從1x1xn長方體頂點出發,走遍六面回到原點的最短路徑長為 √2(n+2), 0≤n≤2 2√n2+4, n>2 2.從1x1xn之長方體上1x1面上中心點出發走遍六面回到原點的最短路徑長為 √32+(2n+1)2, n≥1 √2(n+2), n≤1 3.從1x1xn之長方體上1xn面上中心點出發走遍六面回到原點的最短路徑長為 √(2n+2)2+22, 0

頑皮的嬰孩─聖嬰南方震盪現象與臺灣地區之氣候變化

前年夏天,由於東太平洋海溫異常快速上升,連帶著影響大氣結構,造成了空前最強烈的聖嬰南方震盪現象(本文以下簡稱為 ENSO )。不過數月,太平洋的兩側,甚至大西洋、印度洋附近國家陸續傳出災情,不是滂沱大雨、洪水氾濫的情景,就是酷熱乾燥、烏煙瘴氣的窘境,導致家破人亡,損失慘重,尤其以赤道太平洋地區之受創更為深遠。臺灣地區位於熱帶與副熱帶之交界處,受到 ENSO 之影響有何明顧的反應?有鑑於國內現今對此研究尚不多,所以利用此機會,根據近三十年來的氣候資料,進一步分析 ENSO 與臺灣氣候之關係,作為將來遇到類似情況時之參考。

倒地鈴由綠變紅的秘密

本研究以常出現在田野的倒地鈴為觀察對象,主要針對其形態與構造、莖與果實顏色變化的原因、果實與種子顏色變化之關係,及倒地鈴與動物的關係進行實驗觀察。 觀察探討後發現,倒地鈴開花的分枝上具對稱捲曲的細莖,能捲附在其他物體上,讓植物體能往高處攀爬生長。成熟果實果皮的綠色部分會轉變為黃綠色或黃色。果實顏色經實驗證實是酸鹼值改變造成的。顯微鏡觀察果皮得知,呈紅色的細胞愈多則果皮愈顯深紅。此外,莖及果實的顏色與光照有關。光照實驗也證實,綠色莖和果實進行遮光試驗,遮光部位因缺光照而無法轉變為紅色。 研究過程中,與倒地鈴關係最為密切的動物是小紅姬緣椿象,其以倒地鈴為食,並在此交配繁殖。