全國中小學科展

國中組

鋁箔包變身-三角立體包裝與傳統包裝之體積比較

由生活中常見的飲料包裝方式,探討在展開圖「相同的表面積」條件下,比較三角立體包裝與傳統鋁箔包裝的「體積比較」。求得三角立體包裝(錐體)的最大體積之一般式,探討傳統包裝展開圖之「長寬比」與之最大體積之關係;澄清視覺與實際之誤差,成為數學在生活中運用的有趣探討。

國王的地毯

求出長方形切割的最少刀數判別方法:K2+1<N≦(K+1)2+1,需要K+2刀。再從長方形推廣到平行四邊形,找出已切割線之交點數。而梯形主要為平行四邊形之應用,最後再用目前我們已經發現的方法來區分三角形的種類,找出部分三角形的切法。

旋轉的魔力─科氏力的研究

有一天,家中廚房水槽被菜渣堵住,我用筷子挖了很久,突然間,水開始流動,接著出現旋渦,瞬間就排光了。我用橡皮塞輕輕堵住排水口,再放滿水,小心移去塞子,水慢慢流走到剩約三分之一左右,又出現旋渦而迅速流完,且旋轉方向為逆時針,重複幾次情形都相同;水漕很光滑而且也不是圓形的,為什麼會產生旋渦呢?廁所內的抽水馬桶也有同樣的現象。理化老師告訴我們,他在澳洲曾經觀察到水槽排水為順時針方向,因為澳洲位於南半球。是什麼原因造成這種結果呢?和地球上不同半球位置又有何關係呢?

點點滴滴~立體格子點探討

將原本只適用於平面的 Pick 定理: A=N + 2/L - 1 ,透過幾何圖形(包括平面、立體)的觀察及架構、座標系的輔助及代數運算的應用,一步步推廣到立體空間:先建構長方體,記錄數據後再觀察其規律,歸納出一個小公式;接著討論柱體,最後再研究錐體,嘗試找出能夠適用於任一格子點多面體的通式。

神祕的銀晶體

去年暑期科學營的活動有一個實驗是「 鋼與硝酸銀溶液的反應」,我在實驗的操作過程中,發現銅片上析出灰黑色的泥狀物質,此結果與實驗手冊上所述之「閃亮針狀的銀晶體」完全不同,為了探究其原因,便利用課餘時間進行以下的實驗。

點油成金—生化柴油的妙用

在不斷的嘗試之中, 我們尋找到了合成生化柴油時的最佳比例, 也就是若以2 5 0ml 的回鍋油製作生化柴油時, 建議加入的酒精在2 5~ 4 0ml 之間為宜(回鍋油與酒精的比例在6 . 2 5 ~ 1 0 之間), 且氫氧化鈉僅需1 g 即可。另外, 在生化柴油的生活應用上, 可將製作出的生化柴油當作油燈的燃料; 在燈芯方面, 需要選擇吸油性較好的物質來製作, 才能吸上足夠的油來燃燒。也可以將柴油混和蠟油, 做成各式各樣的蠟燭喔!

亮不亮由你

本實驗探討照度受到哪些因素影響,發現燈泡種類、兩端電壓、電流大小均會影響照度。此外還探討節能的可能性,發現正確使用LED燈,確實能使耗電電功率降低,接著利用LED燈的光源來設計簡單實用的三原色光實驗裝置,希望能使國中課程的實驗更容易被觀察。最後試著去探究以LED做光源時,在平面及空間中不同位置的照度分布,期待將結果應用在日常生活中。

水中的綠精靈-水蕨

水蕨是一種挺水性的水生蕨類,根鬚根,地下莖短不明顯,根莖固定在水中泥土裡。葉分兩型,營養葉扁平,二回羽狀到三回羽狀,小羽葉凹處有不定芽,而營養葉又分水上葉及水中葉,水上小羽葉較水中小羽葉綠且厚。孢子葉狹長,線形分裂,葉緣向後反捲,將孢子囊包含在其中,生長期 12~3 月。孢子囊成圓球狀,孢子則呈貝殼狀。施肥能使水蕨長的更好,而其中又以化學肥最利於生長,蟲害較少。水蕨經移栽在含不同銅濃度的水溶液中四週後,觀察外表形態及孢子大小。長在 1ppm銅濃度的植株比長在其他濃度者為佳,甚至比對照組好,孢子大小沒有明顯的差別。把孢子放在含不同濃度的洗衣粉溶液中,四週後,孢子在 10ppm~15ppm 的洗衣粉中,萌芽率最好。

沒有水銀嘛會通

在理化第一冊中曾經探討大氣壓力,我們開始對這環繞在地球外圍的大氣感到好奇,而在托里切利的實驗中 76㎝ 水銀柱,相當於 10㎝ 水柱高,對我們而言極為抽象,加上汞蒸氣有毒,所以我們從未做過此實驗,所以想利用這次科學展覽的機會,看看是否能避開汞蒸氣的毒性,又能安全操作之實驗方法來測量大氣壓力的大小。

熱鍋上的舞者-聚丙烯酸鈉的Leidenfrost效應分析

將水晶寶寶放置於加熱板,會不斷跳動並發出高頻聲音。本研究透過錄音及錄影進行分析,探討其跳動的原理及特性。研究發現:水晶寶寶於加熱板溫度80°C開始出現穩定跳動,並發出高頻聲音。溫度越高,跳動高度越低且聲音頻率越高。並發現水晶寶寶為符合虎克定律之彈性固體,其聲音頻率與√k成正比,符合簡諧運動的型式。進行動力學分析發現,水晶寶寶於加熱板撞擊之恢復係數穩定於1附近震盪,且發現水晶寶寶撞擊加熱板時會噴發氣體。我們嘗試於加熱板上方放置壓電晶片進行撞擊,發現溫度越高,產生電壓越高,可透過碰撞實現能量轉換。最後結合聲音及動力學分析,提出物理模型針對觀測之現象進行解釋,論證此現象屬於高含水彈性固體的Leidenfrost效應。