全國中小學科展

國中組

飲料之〝鋁〞─飲料對鋁罐侵略程度的分析

本研究針對飲料中所含之鋁離子及飲料對鋁罐的侵蝕程度做探討;但限於設備與經費,故仍採用傳統的定性分析方法來檢驗各種飲料中的鋁離子;並先做數次的對照實驗,以期提高實驗的準確與可信程度。實驗中使用丁烯二酸鈉來檢驗鋁離子,經過對照實驗證實:以照光觀察沉澱方式,可檢驗鋁離子濃度達 0.27ppm。再配合鋁罐的重量測量,以 Q 試驗與人為取捨兩種方式處理數據;由數據與沉澱現象交叉比對的結果相當令人驚異:在檢驗的飲料中,茶類,啤酒原本就含有鋁;而在測試飲料對鋁罐的侵蝕程度時,在測試前後鋁罐的重量方面除了啤酒與運動飲料外,其餘鋁罐明顯普遍減輕;而飲料中鋁略有增加,連蒸餾水都會溶解小部份的鋁。在影響溶解的因素方面,溫度高,時間長,強酸強鹼都將增加溶解的程度,但接觸空氣與否則對溶解程度影響不大。

水乳交溶-簡易檢測奶茶濃度之研究

以往溶液濃度的研究多為針對透明的真溶液,本研究主要針對市售奶茶之膠態溶液中的鮮奶與茶濃度進行研究。當光照射而進入奶茶溶液時,部分光波會被鮮奶與茶溶液所吸收。研究發現鮮奶主要吸收紅光、藍光,茶主要吸收藍、綠光,使得光線透過溶液後或是從溶液反射出來的光,觀察起來的顏色顯得偏黃、偏綠色而非原來的白光。因此透過色光亮度的量測可以對應出奶茶溶液之不同鮮奶與茶的濃度。最後,經由色光透光量轉換成數位RGB的數值製作比色卡可作為濃度比對之參考。

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。

磁體與渦電流的交會

強力磁鐵放入鉛直擺放的鋁管中如照片一,因受渦電流的影響將\r 會緩慢下降,而不像自由落體的快速下降。對此緩慢下降的速度,若\r 是為等速度時我們稱之為終端速度。就 如在空氣中的自由落體,當\r 所受浮力等於重力時,物體將會以等速的終端速度落下,我們將設計\r 實驗裝置來量測受渦電流影響下的終端速度,這在物理上是很重要\r 的。畢竟在科普書籍或影帶或科學展示中常看到這個實驗,但是都屬\r 於定性的描述,若能定量的了解一些現象,將較符合物理研究的本\r 質,初步我們就以終端速度為研究的對象,希望能建立量化上的影響\r 機制。

「重」「花」了喔!--探究花青素對於重金屬環境下的水生植物之抗氧化活性--

本研究探討花青素對於提高水蘊草植株細胞內的抗氧化物質活性、過氧化氫酶(CAT)活性的影響。並以0.1%、0.5%之硫酸銅汙染水蘊草之後,再加入花青素研究是否可協助細胞內的抗氧化物質提高。研究顯示5%的花青素可提高水蘊草植株細胞內的抗氧化物質活性、過氧化氫酶活性,並可讓已受到重金屬汙染的水蘊草內的抗氧化活性增加,提高其生存的機會。實驗結果也同時顯示花青素、重金屬的添加會影響水蘊草細胞內的葉綠體數量、大小與細胞質的流動速率。

水荒、水慌、心慌慌─探討91年夏台北水荒的天災人禍

91年夏台北水荒嚴重,我們決定探討91年夏台北水荒的原因?我們分天災、人禍兩方向。天災 ex:梅雨.颱風.午後雷陣雨…等雨量銳減.(由 B.D 生負責);人禍 ex:北宜快速道路開發,雪山隧道大量出水,是否影響翡翠水庫原水,以及發電用水水量調度因素…等(由 A.C 生負責)天災設計實驗二:翡翠水庫集水區雨量統計圖-了解翡翠水庫雨量分布時間。實驗三:集水區面積-印証計算集水區面積的方法,是否與翡翠水庫計算集水區面積的方法相同。實驗五:每日上網查 以便了解雨量和水庫水量關係(C 生負責)人禍設計實驗四:地下水層的地點-了解可能聚集地下水地層!以及破碎斷層造成地下水層相互流動→這是北宜快速道路雪山隧道大量出水的原因 註 A-02(A、C 生負責)共同設計實驗一:製作翡翠水庫模型-了解翡翠水庫全貌,並印證實驗二、三、四的相關理論(A 生負責)並分別探討 89、90、91 年雨量及翡翠水庫關係;以及翡翠水庫管理局在水量調度上有沒有疏失;還有北宜快速道路開發是否影響翡翠水庫“水脈“….等。水,不是說“翡翠水庫可滿足至民國 119 年自來水原水供應量”嗎?

可變電阻在角度、高度、面積、體積之測量與應用

首先利用3C常用之手機十字對焦原理,呈現待測物體之定位點,然後再轉動本科展之三維角度量測儀的齒輪模組裝置,將水平、傾斜、垂直三維角度藉由線性可變電阻的線性基本原理精確地量測出來,實驗結果顯示出此件作品,已可應用在生活上之已知與未知角度的量測,並且利用三角函數之關係達成面積、體積的計算。此儀器成功地控制在工程誤差5%以內,已達成生活應用面之最大實用價值,比美市售精密光學量測儀。

風力知多少

利用電風扇所提供的穩定風力來源,了解風扇所造成的風力分布圖(風場)。利用簡單\r 的實驗器材取得相關數據,並根據國中所學之線段長短與力的大小成正比之關係,算\r 出風力的大小。並把各球點所受之風力大小與其相對位置畫於方格紙上,討論其結果。

世紀爭霸大點兵

在一款「世紀爭霸」的電玩遊戲裏,我們常常為了要派多少士兵傷腦筋。我們利用Excel模擬戰鬥的過程,整理最少士兵數的數型,本來想藉著數型的研究,找出最少士兵數的規律,沒想到最少士兵數卻極不規律。在最初的觀察例中,雖然似乎有一些週期性,但是模擬更多的觀察例後,週期性卻總有例外,挫折之餘,一度放棄這個研究。後來在學校數理資優實驗的課程中,老師替我們介紹許多的遞迴數列的例子和相關的知識,我們發現我們的問題和遞迴數列有些關聯,便重新研究這個問題。我們從最簡單的情形(即敵我雙方的攻擊力和生命值皆為1)開始,推導各回合敵我所剩士兵數的遞迴關係式,竟意外的發現這些遞迴關係式的係數形成費氏(Fibonacci)數列,透過費氏數列的性質,我們找到了這個最簡單情形的解答。我們將問題一般化,也成功的找出一些性質,並替我們的問題完整的解答,並且找到戰鬥所需回合與敵我士兵數的關係。最後,在老師的協助下,我們完成了我們所研究結果之證明。

好個!不數和―兩數之和不在同一列

從1到5的連續正整數中,我們需要至少兩列才能做到任兩數之和不在同一列,分別是1、3、5與2、4;如果題目改成從1到8的連續正整數也要至少兩列,分別是1、2、4、8與3、5、6、7為任兩數之和不在同一列(Bezuszka & Kenney [7], 1983)。因此我們定義如下:在n橫列m直行中,第1直行放入1到n的連續正整數,第2直行放入(n+1)到2n的連續正整數,第3直行放入(2n+1)到3n的連續正整數,依此類推到第m直行放入(nm-n+1)到nm的連續正整數,但任兩個數字之和不在同一橫列,這樣的排列組合是否有技巧可以造的出來呢? 先從2列3行算到3列5行,再用數學的觀念研究n列任意兩行加法規律,然後使用等差數列的技巧逐步完成6列14行,最後用4列做例子完整呈現造法技巧。