全國中小學科展

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國中組

幾何證明的作圖

在學幾何證明時,發現許多繁複的圖形包含不少有趣的元素,而且那種了解性質、關鍵、層遞推論的解題方式引起了我們很大的興趣。\r 在偶然機會中,我們欣賞到第24屆科展的作品,恰好當時正在學習多解篇,所以對它的圖形和解法激起許多新的想法。「可不可能有新的解法?」「其中是否含有規律?」\r 於是,我們便著手思考,以期能以更簡單的解法,更多元的應用,將我們的想法呈獻大家。

『現代「阿基米德」』驗金術 - 利用電化學電流原理探討合金比例之預測

本研究主要是利用電化學電池的原理,探討不同種類金屬與混和金屬在不同電解液中所產生的穩定電流量,整合並分析電流量的差異,從中得出標準值,且透過修正實驗過程建立研究方法。實驗過程中,除測試純金屬片外,本組亦製作了四類(但其中一類不成功)相同成分不同比例的合金,進行電流測試。 從結果得知,金屬種類與合金比例的多寡在選用的電解液之下,大致呈現出一固定的線性關係,具有數學函數上的意義,則可根據此線性函數,作為測量某未知合金金屬所含有的成分比例之推論。總結上述,我們以純金、18k金、14k金的合金成分比例來做為佐證,同時將此研究方法,稱之為「現代驗金術」。

如膠不如水-利用瞬間膠蒸氣製作疏水性表面

以不同變因蒸鍍瞬間膠的樣品,粗糙表面,使水珠在物體表面上的接觸角變大,難以停留在樣品表面而不易溼潤表面,發現有疏水性的樣品蒸鍍後表面極少細毛產生,也具平行線條,若無疏水性表面,就以後製方式 (丙酮蒸氣、熱風吹拂),讓其也具疏水功效。蒸鍍前先用熱水蒸過基板再進行蒸鍍瞬間膠,對基板表面疏水性提升最多。表面疏水性強的試管,在水面上移動速率增加8-26%,投入水中後的速率比沒鍍的試管增加23 %,若蒸鍍後因表面光滑以致沒有疏水性的樣品可經砂紙(100-240號) 摩擦表面,因變得粗糙而呈現疏水性。

三角形周長平分線之探討

我們藉由尺規作圖尋找三角形的等周線並且推導出等周線包絡曲線的方程式為一拋物線圖形。此外,為了簡化複雜的方程式計算,我們透過圖形的「旋轉」以及「平移」的方式模擬繪圖於GeoGebra上,找到分別對應於三個角的等周線包絡曲線拋物線圖形。最後,我們延伸尋找包絡曲線拋物線與三角形之間的相關性質,並且加以證明。

雙磁阻逃生〝升降〞梯

從磁煞車現象觀察發現,原來磁鐵能吸引的金屬物質並不是全部,且磁鐵對於不能吸引的銅、鋁、銀等金屬,在運動的情況下(磁場產生變化),會產生渦電流。這現象會有熱能及煞車情況發生,因此我們想從比較簡單的煞車磁現象出發,研究有沒有更貼近生活物理的工具或設備去設計一個可行的研究。本次的研究我們利用自製鋁軌逃生梯,以類似電梯垂直升降的方式,在不需要電源動力的情況下,探討配置不同數目磁鐵的壓克力逃生乘坐箱其末端加速度和終端速度的大小。進而探討配置最佳磁鐵數量下乘載不同的重量所產生的終端速度。並嘗試以阿特伍德機雙磁阻的設計,建立一個適合運用於現實生活裡的逃生梯設備。

推〞倒〞費馬

本研究從『連續的立方和等於某一個數的平方』的推導過程開始,藉由學生不同的解題方式,而發現許多奇妙的事情。學生們用其對數學的直覺採用『立方體』轉換成『平面的L型面積』來解題。而後有學生發現此題與費馬定理的關聯性,加以進行研究與討論,最後與老師們的一同努力研究,嘗試證明這百年來的難題。

探討綠豆水抑制黴菌之效果與應用

綠豆在生長時會分泌抑制黴菌生長的物質,當溫度在22°C~25°C之間時,大約在開始生長後的2~3天就會開始分泌,在120 mL的水中放入120顆綠豆並泡3天的綠豆水中,而當溫度在25°C~29°C之間時,大約在開始生長後2天內就會開始分泌,在120 mL的水中放入240顆綠豆並泡3天的綠豆水中時抑菌效果最好。經過實驗的分析後,泡綠豆水中含有多種可抑制黴菌生長的蛋白質,其中主要的抑菌蛋白質的分子量在30 kD~50 kD及50 kD~100 kD 之間。經過電泳分析後綠豆水中至少有11種可能的蛋白質,分子量從約35 kD到超過170 kD,所以之後我們取分子量大於10 kD的綠豆水,並將其冷凍乾燥後,探討生活中的應用。

似蓮不著水

本研究旨在尋找校園內具有蓮花效應之植物,藉由在Motic數位光學顯微鏡下觀察植物切片發現這些似蓮植物葉面表皮細胞擁有特殊大小與形狀的表面突起,使水滴難以停留在葉面上,再延伸探討液滴體積大小、不同溶劑及不同溶質的水溶液在葉面的成珠情形。由實驗結果發現在水中加入電解質(酸、鹼、鹽)時,表面張力隨著溶質濃度增加而上升,但超過一定濃度時反而出現下降的趨勢,可能因為高離子濃度造成表面附近的排斥力增加所致,在水溶液中加入非電解質(葡萄糖)、有機溶劑、清潔劑等,皆會使水的表面張力受到破壞,表面張力隨著溶質濃度的增加而下降,實驗測量出的結果與理論趨勢相吻合。

水中鑽戒- 探討不同條件下對水鐘形狀的影響

清洗高腳杯時,發現水出現奇特形狀,決定研究水鐘。探討的變因包含擋水片的大小與形狀、水管粗細、出水量、出水口高度及不同表面張力的液體。發現流速不同時,固定溶液的水鐘長寬比變化不大,但不同溶液有不同的水鐘長寬比,表面張力愈大,水鐘愈矮胖。水鐘的寬長比與表面張力的關係圖為固定斜率的直線。也發現流速愈快,水鐘愈大。當擋水片為3cm及水管粗細為直徑1.29 cm時,都可以出現最大的水鐘。當出水量愈大,造成的水鐘愈大,形狀也愈矮胖;出水量太大,則出現水傘形狀。當出水口高度愈小,愈容易出現水鐘形狀,愈遠,則容易出現水傘形狀;而出水口高度愈大,則水鐘形狀愈矮胖也愈大。不同形狀的擋水片,則會在出水口高度較大時,出現水花瓣。

台中港區酸雨測定之現況分析

本校自然科教學研究會所編「科學走廊專集」第二集有「認識酸雨」一文,知道酸雨是人類科技高度發展的副產物,是各國追求都市化工業化而引發之「大地反擊」現象之一。而一般所謂雨水酸化仍是指PH值低於5.6而言。由於酸雨降至地面,對環境乃是一種嚴重威脅,它會使土壤變酸而減低肥力;侵蝕金屬造成生蛂F會損害建築物;會影響植物生長;會使河流變酸危害魚類生存……直接或間接地影響到人類的健康,因此引起世人對酸雨問題之普遍關切,咸認為酸雨為廿世紀之全球環境危機。而台中港區,近年來由於關聯工業區之設立,工廠使用燃料油量劇增,所排出之硫化物不斷的增加,騎與水酸化的嚴重性可想而知,故本研究正是要對台中港區的酸雨作現況分析,希望港區人們加以關心,並且研究設法解決。