全國中小學科展

國中組

變色的彈簧

以液晶螢幕的構造方式作為架構藍圖,利用重力將透明物質(膠帶)的性質改變,觀察並分析顏色變化與物質所受重力之關係。實驗發現當加掛重物時,膠帶會拉長,厚度會變薄,故各色光經偏光片在膠帶厚度不同的情形下,旋轉的角度不同,當各色光經偏光片時,光強度均不同,所呈現出的顏色才有所差異,且長度變化量越大,顏色變化越明顯。數據計算中可得知,當砝碼重量高於某值時,膠帶伸長量與砝碼重量有正比關係。由紀錄中發現膠帶斷掉所受的力約為膠帶顏色開始變化時受力的2倍。若應用在繩索或鋼索上,其常因彈性疲乏而斷裂,可在其上方加上可旋光的物質,再包上一層偏光片,由顏色變化就能及早發現彈性疲乏的現象。

峰迴路轉

主要探討凸四邊形中,是否能找出與每一邊都平行且與每一邊都有一個交點的一條封閉路徑及其具體尋找的方法,其重點擺在如何尋找此封閉路徑一開始的起始點及尋找封閉路徑。

水舞太極之氣泡聲光魔幻秀

在看到電視節目有裝飾用的水槽,一直冒泡,為了要發展更多的樣式,我們就展開了研究。首先用不同管徑的器材來產生氣泡,發現管徑小到一定程度時氣泡就不能再小了;接著測量氣泡到各方向所受的壓力,結果發現下方的壓力較大,上方的壓力較小,便會形成圓錐形像水母的樣子;水流沖擊氣泡的時候,大氣泡會破裂成小氣泡並隨著水流方向來偏移;氣泡經過漩渦邊緣時會隨著漩渦來旋轉,氣泡在漩渦中間時會被鎖在中心附近旋轉;不同的氣泡破裂時會產生不同頻率的聲音,氣泡越小頻率越高;橡皮球噴出適當比例的水及氣體時,會產生環形氣泡;氣泡在凹凸不平的表面容易附著。根據研究的結果,加上燈光效果就完成了氣泡的聲光魔幻秀。

熱不離手~「暖暖包」

本實驗為八年級課程:熱與溫度、氧化與還原的推廣。市售拋棄式暖暖包的主要放熱反應式為:4Fe+3O2 → 2Fe2O3。實驗方法:利用塑膠夾鍊袋,放入反應物及保水材料後,置入熱電偶溫度計,接著搓揉夾鏈袋並觀察溫度變化。藉由改變反應物(鋅粉)與氧產生氧化還原反應,並搭配課程所學到的控制變因法,分別探究不同反應物間、不同的保水材料(食鹽、沸石、活性碳、氯化鈣),對最高溫度之影響,再挑出最適合拿來實際應用的暖暖包。

一點破萬線

曾有同學提出疑問:如何在三角形內找到一個到三邊距離總和為定值的點?嗯 … 「內心到三邊等距。」「平行線間距離相等。」「交軌法?不對,與 『 三 』 邊應該沒有關係。」雖然眾口議論紛紛許久,問題仍然是一團迷霧,這些想法是樣樣有道理,卻個個行不通,使我不禁在課餘時間多看它兩眼。究竟,這問題是否有撥雲見日的一天 … ?

淡水河水患與河床沖淤作用的探討

我們將前年研究淡水河沉積與沖刷作用所得結果簡略說明如下:(一)平水期:(1)河水因潮汐影響(感潮帶)退水過程沉積速率大於漲水過程。(2)在河流交會處(大漢溪與新店溪、淡水河與基隆河),沉積速率遠大於沖刷侵蝕的速率。(二)豐水期:(1)淡水河河道較窄處(如台北橋、關渡橋附近),沖刷速率約略等於沉積速率。(2)在河流交會處沉積速率大於沖刷的速率。(三)平水期河道的沉積物,主要來自都市廢水中的懸浮物質、有機物質及少量泥沙。豐水期沉積物質來源大部份是河水由上游搬運而下的泥沙。(四)感潮帶漲退的鹹水、淡水交界區在中興橋與台北橋之間。河水感潮最上游:新店溪在秀朗橋附近,大漢溪在浮洲橋附近,基隆河在汐止的社后橋附近。

「癭室」了得,硬是了得!探討檬果壯鋏普癭蚋的生態及生物防治可行性

校園芒果葉上所發現的「檬果壯鋏普癭蚋」(Procontarinia robusta),是近年來快速蔓延且危及台灣芒果產業的害蟲。但基礎文獻與防治方式等資料甚少,因此我們進行各階段的型態觀察以建立癭蚋的生活史,幼蟲分為三個齡期,蟲癭則為四個時期。癭室的分布是以同一時間生長的叢生葉為單位,做間隔性分佈;寄生位置以正面葉肉為主。芒果葉的蒸散作用未因蟲癭的發生而有明顯改變;黑色蟲癭的糖含量較一般葉肉組織少且無澱粉反應。令人驚訝的是,一顆小小癭室竟能承受約600公克重。我們也發現癭室內有文獻未提及的赤眼蜂存在,而且癭蚋幼蟲被啃蝕殆盡!防治實驗上,赤眼蜂的寄生時期為黑色蟲癭,人為放蜂能增加癭蚋的被寄生率(25.89%),為檬果壯鋏普癭蚋的生物防治提供一個可能方向。

「蜂蜂」相連

一般貨櫃船的甲板形狀由曲線所組成,而貨櫃的形狀則固定為長方體。今將貨櫃形狀改變成自然界中的規律形狀——「蜂窩」(正六邊形),並且將貨櫃船甲板形狀簡化後,試著找出可載運最多貨櫃的排列方式。

馬步的擴張

下棋時,將棋一顆顆排上棋盤,這時我想:是否能用各種棋子的走法排滿棋盤。但發現:馬的走法最有趣,於是想研究排滿 m × n 的可能,並推想在立體空間是否也如此?

當我們銅在一起

重金屬污染日趨嚴重,引起我們的注意。將 50mg/L 銅離子水溶液進行以沸石、便宜活性碳、陽離子交換樹脂、碎磚頭、石英石、蛇木屑、椰殼活性碳、麥飯石、稻桿為濾材的過濾實驗。藉導電度的測量了解過濾時水中離子變化。以酸鹼度推測銅離子的變化,因硫酸銅在水中可解離形成銅離子與硫酸根離子。銅離子會與水結合成為氫氧化銅與氫離子,氫離子增加使水溶液呈酸性。實驗發現銅離子濃度與沼蝦存活率成反比。但有些標榜過濾重金屬的濾材,含金屬氧化物,雖然可以吸附銅離子,但其過濾出水溶液卻對沼蝦更具毒性。工廠若排放含重金屬之污水,一旦進入環境中,可能所產生的交互作用遠超出我們的預期,影響環境生態,請大家重視排放廢水及重金屬的問題。