全國中小學科展

國中組

捷運不打烊

(一)電與磁是什麼? (二)它們從那裡來的? (三)它們之間有什麼關係? (四)日常生活裡電磁的應用有那些? (五)捷運系統的電車是如何運行的?

探究草酸亞鐵加熱產生奈米鐵粉之方法及其應用

一些有公信力網站記載加熱草酸鐵 Fe2(C2O4)3‧5H2O 或草酸亞鐵 FeC2O4‧2H2O,經脫去草酸根與結晶水後,能生成接近奈米級鐵粉,此鐵粉在空氣中撒落時能看到自燃現象,想重複此實驗卻發現困難,開啟本研究動機。購買台灣製草酸鐵與草酸亞鐵,重複數十次都無法成功製造自燃現象的鐵粉。重購日本製草酸亞鐵,卻能輕易製成具有自燃現象的鐵粉。網路資料重複檢查,發現應只有草酸亞鐵能產生自燃鐵粉。但用台灣製草酸亞鐵仍無法成功,用顯微觀察後發現日本製比台灣製粉末顆粒較細且乾燥。台灣製草酸亞鐵經溶解過濾再烘乾研磨後,可提高自燃鐵粉成功率,用顯微鏡確認鐵粉接近奈米級。進一步利用奈米鐵粉與氧氣反應的特性,成功設計出一個簡易量測空氣中氧氣含量的實驗裝置。

被冰封的漩渦流-探討放熱式漩渦的氣體逃逸路線

所謂的放熱式漩渦,推測是一種類似對流的結果,由於水結冰前(4℃→0℃)體積變大而往上流動,加上與水中所析出氣體的逃逸路線(往上)相同,提供漩渦的動能,實驗發現渦流的旋轉方向皆有可能,故應屬於水體為平衡渦流動能系統的因應結果,導致整體旋轉的方向會保持一致。 所以我們利用色素水在結冰前的純化作用,從所排擠出的色素範圍形狀,及溶解的氣體由水中析出後的行進路徑來觀察,便能看出水體在凝固前,放熱式漩渦所形成的特殊結構,研究發現: 水在凝固結冰時的型態會受到容器的形狀、大小及冷卻部位差異的影響,就算不同的獨立水體靠近後,依舊會彼此相互影響,這些都會產生不同型式的放熱式漩渦流動。

離岸風電的研究

大型離岸風機造價不斐,風速強的冬季發電效能比夏天理想;風力弱時常到風機沒有在轉動!設計小而美、小而能產電的風槳及導風罩設計是我們研究的方向。 我們研究出三培林軸承、自動追風導向的導風罩設計,長軸連接馬達、馬達基座、穩定風槳的積木座設計,均可使風槳受風呈單一方向旋轉而發電。 也測試出馬達銜接風槳懸空套接的減重、低摩擦力的設計,可助雙S風槳在1~3公里/時的低風速下轉動發電,每次4000筆示波器記錄亦可明顯比較各3D列印風槳在不同風罩種類及高度下的產電最大電壓、平均電壓及轉動周期或頻率,123 design 3D列印的輕質雙S風槳在高或低扭力馬達的產電效能可為離岸風電提供可設計參考方向。

你在看我嗎??晶瑩剔透之美

在國中二年級的時候,理化第一章談到精鹽的精製。老師帶領我們做實驗,精鹽經溶解、過濾、蒸發、結晶後得到了一顆顆晶瑩剔透的小顆粒,老師告訴我們那就是「晶體」,也就是平常所食用的「精鹽」,這是我們第一次接觸「晶體」。後來升上國三,在新的科目 ─ 〈 地球科學 〉 中,老師談到「礦物的特性」一節時,介紹水晶是一種形狀固定的二氧化矽,老師說這也是「晶體」。再次的接觸,讓我不禁想到,從我們吃的食鹽,到台灣西部的砂岩、頁岩,這一切的結晶,究竟是如何形成的呢?其間又受何影響呢?

「隱」人入勝——探討中型金蛛與長圓金蛛之隱帶生態功能

金蛛屬(Argiope),是圓蛛科的一個屬。不論長圓或是中型金蛛其隱帶的長度與體長成正相關。研究中隱帶的長度與環境溫度、照度和風力的數值相關性不高。而在複式顯微鏡下發現隱帶的構造有疏密之分,為了解有隱帶的蛛網在承受風力以及獵物衝擊時的振動模式,以釣魚線及蠶絲製作仿生金蛛網,發現具有隱帶的蛛網其振動幅度較小。收集金蛛隱帶,檢測隱帶反射光後的光譜分布,結果發現疏隱帶的反射光譜,強度最大皆為黃橘光。仿生網受獵物撞擊及風吹的震動幅度:無隱帶>直線型隱帶>十字形密隱帶>疏隱帶。研究顯示疏隱帶為穩固效果最好的,仿生隱帶支撐仿生網可減少振幅。而蠶絲仿生網的振動幅度較釣魚線小,穩固性較佳。

可更換式鞋墊

針對現在很多人可能因為愛美、流行、涼快…等原因,穿鞋時不想穿\r 襪子,可是不穿襪子時,腳上的汗水會直接被鞋子吸收,導致鞋子內細菌\r 的增生,如此一來,心愛的鞋子便會變得又臭又髒,脫鞋後腳上還會有異\r 味殘留,使人非常尷尬。為了克服上述的問題,針對舒服、吸汗及黏貼功\r 能,我們突發奇想,認為市售的衛生棉可能可以達到我們的需求,因為衛\r 生棉具有良好的吸溼能力且觸感舒服,此外,如果我們能在衛生棉裡添加\r 一些除臭材料,則可預防鞋墊產生惡臭,再加上衛生棉的背後還有黏膠,\r 可以重複使用,因此在可更換的材料上我們認為衛生棉是良好的鞋墊。

揭開安南區地層的秘密

採集安南區的泥砂,觀察此地層是否有分層的現象?比較分析此泥砂各有哪些特徵?測定地層中泥砂是否含有鹽分,並進一步探討是否為食鹽及其含意?觀察泥砂中是否有生物遺骸並探究其意義。最後,探討此地層的特質並推論此地是否為台江之範圍。

三角形西瓦線上的點到兩頂點的距離極值

我們推廣九十五年國中基測數學試題,給定三角形 ABC 與其西瓦線AD,在直線AD上取一動點P,分別討論四種函數 |PB-PC |、PB+PC、PB/PC 與PB×PC的數值變化,並求出四種函數的極大值與極小值,其中相除與相乘的難度很高。本研究特色是分別以雙曲線、橢圓、阿波羅尼奧斯圓、等腰梯形刻劃四種函數的極大(小)值,並特殊化到高、中線與角平分線。有趣的是,在三角形 ABC 的中線上滿足PB⁄PC 的極大(小)值點,是以 BC 為直徑的圓與中線的兩個交點,而角平分線上滿足 PB⁄PC 的極大(小)值點分別是內(旁)心。另外,角平分線上滿足PB×PC 的極小值點落在內心與角平分線截點的線段上。

無「髮」無天—自製毛髮濕度計的可行性與影響之因素

本研究旨在探討毛髮濕度計的製作與改良,探討毛髮濕度計在生活中使用的可行性,以及影響毛髮濕度計偏轉的因素,並改良減少毛髮濕度計誤差值的方法。結果發現:經運用光槓桿原理改良的第三代毛髮濕度計,其偏轉角度約為第二代的一點七倍,且約為第一代的八倍,可大幅降低毛髮濕度計的誤差值,提升毛髮濕度計測量的精確性。本組所製作的第四代縮小版光槓桿毛髮濕度計,可使用更短的頭髮來進行實驗,增加使用的便利性。本組也發現染劑與頭髮添加物會破壞頭髮的角蛋白結構或是使水分無法順利滲入頭髮,使得偏轉角度變小。因此建議在製作毛髮濕度計時,應選用沒有使用染劑及頭髮添加物(例如:髮膠、髮臘)的頭髮,以提升毛髮濕度計的準確度。