全國中小學科展

國中組

水磨力—水生植物與水流之相關探討

本研究旨在探討草本水生植物的生長狀況和水流流速以及水流搬運作用之關聯性。 在室內水流模擬實驗當中,我們選用了矮莎草(Cyperus pygmaeus)和美洲苦草(Vallisneria americana)作為挺水性和沉水性植物的代表,針對水生植物生長的位置、水生植物的密度和排列方式、以及不同的水位高度的狀況下進行關於水流流速的計算和比較。 從實驗中我們得知,當水生植物前後多層次緊密排列時,對於流速會造成較大的影響,而美洲苦草對水流的影響較隨排列和水位不同而變異;除探討流速之外,我們亦嘗試直接進行植物與水流沉積作用的模擬實驗,在有植物存在的狀況下,會使水中搬運的沙土更容易沉積,而這結果在溪沙方面更加明顯。

探討熱的傳播與日常天氣現象的關係

在電視的氣象報告中,除了說明各地晴、雨、冷、熱的天氣變化外,也預測霧、露、霜、雪等天氣現象可能出現的地區。由於我們對於這些現象形成的原因不清楚,因此想利用所學的理化知識來做進一步的探討。

自製SGAC系列膠球於重金屬水溶液循環淨水系統之研究

幾丁聚醣被證實可以有效的從水溶液中移除銅離子重金屬,幾丁聚醣具有生物可分解性、親水性、天然來源等特性,我們利用戊二醛與幾丁聚醣進行交聯反應,並改變交聯比、時間、pH值、溫度,以增加對水溶液中重金屬的吸附量,並且進一步開發出海藻酸鈉幾丁聚醣膠球(SGA)、活性碳海藻酸鈉幾丁聚醣膠球複合物(SGAC),最後發現當活性碳、海藻酸鈉與幾丁聚醣粉以0.5:5:4克所製成的SGAC1,靜置於2500ppm的20mL硫酸銅水溶液有高達96.64%的去除率。放入自製淨水循環系統後也可達96.62%的去除率。且對於紅色墨水亦有良好的去除效果,其去除率可達81.3%。最後我們把已吸附銅離子的SGAC1膠球,利用水浴溫度70℃、50mL、0.25M的硫酸加熱10分鐘脫附出銅離子,回收率達91.72%。

地下水流的模擬

去年學姐們從事有關地下水的實驗工作,使我對於地下水的問題產生興趣,由於她們的實驗中並未詳細討論地下水在土壤中的流動情形,因此我想自行設計實驗來加以探討。

高潮蝶起-蝴蝶鱗片的研究

我們觀察了二十九種蝴蝶,每種蝴蝶都不只有一種鱗片,每種鱗片的型態和顏色都不一樣。每一科蝴蝶的鱗片都很相似,但和其他科的蝴蝶就具有較大的差異。蝴蝶鱗片可能是由物理色及色素色組成。我們也證明了這兩種顏色,在視覺上,是不一樣的。另外,我們也發現蛾的鱗片,和蝴蝶是有很大的不同,蛾的鱗片,某些是蝴蝶沒有的形態。

重力對植物生長的影響

有天聽老師提到,太空人因無重力而引發骨質疏鬆症,進而想到「如果地球的地心引力也變大或變小,對植物是否有什麼影響?更重要的是,會是甚麼影響呢?」於是便藉由這次的實驗來探討地心引力對植物生長方向與生長快慢的影響!

原來如「磁」-自製高斯計及磁力應用之研究

高斯計是一種磁場檢測計,用於檢測磁場強度,像電動機及發電機的磁場強度,影響著功率大小及效率的問題,磁場強度的檢測有助於生產品質精良的馬達。然而一支專業的磁場檢測計的價格相當昂貴,我們希望能探索科學知識並自製高斯計,進而運用在更多的方面。 從改善第一代的擺盪式矽鋼片開始,針對第二代的霍爾元件式的檢測實驗,最後第三代的控制ARDUINO結合LCD顯示介面,成功檢測出磁鐵的極性與強度數值,達成快速與穩定的效果。 在生活應用方面,以線徑0.4mm的漆包線自製電磁閥,實驗測得近600公克的磁吸附力,發現磁場強度與磁吸附力的關係,以及磁場強度與馬達功率的關係,成功實現了高斯計的多元應用價值。

指有你能開

本研究製作了一個以Arduino讀取霍爾效應磁場強度感測器49E輸出電壓獲取手指寬度與深度的設備,藉由測量100隻手指並且交互比對後,證實以Arduino使用磁場量測的手指骨型也可做為一種生物特徵鎖具的鑰匙功能,且單一手指可以達到低於0.5%的誤判率,以多手指之判讀條件的方式更可進一步降低誤判率,且利用手骨辨識方法價格低廉。

恆春半島蝶類生態研究

恆春半島是研究動植物生態的寶庫,生物種類繁多,蝴蝶也是其中珍貴的生物相之一。除了本身特產種之外,還有華南、馬來、菲律賓等系統蝶類,令人著迷。因此從七十二年開始,我們用寒暑假的時間,在墾丁國家公園地區調查研究。因為研究成蝶老較多,資料也較全,所以我以資料較為不足的蝶類卵、幼蟲、蛹三期的生態和其寄主植物及其棲息地的關係為主題,深入研究。

換心手術― 從三角形出發探討N邊形多心性質之研究

本研究從許多幾何研究中讀到「頂外三角形」的研究,我們延伸的「頂內三角形」、「頂垂三角形」以及尤拉線,這四個主題出發,展開研究,試圖串連這四個主題,讓「頂外三角形」不再孤單。 除了探討頂內三角形之外心、頂外三角形之垂心、頂垂三角形之內心與原三角形之內心、外心、垂心共點問題外,更進一步研究頂內三角形之尤拉線、頂外三角形之尤拉線、頂垂三角形之尤拉線與原三角心尤拉線彼此間的關係。 我們更研究出驚人的發現:頂垂三角形之三頂點與原三角形之三頂點六點共圓,並且頂內三角形、頂外三角形、頂垂三角形之尤拉線必與原三角形之尤拉線交於原三角形之外心。 發現令人興奮,應用產生價值,我們努力利用研究的發現,研發其在工程、產業、通訊、交通上的應用。