全國中小學科展

國中組

會跳舞的泥土--調查研究頭社的活盆地

海拔約六百五十公尺的頭社盆地位於南投縣魚池鄉,四周群山環繞,頭社派出所一帶為低地,因此它擁有為全台面積最大的「活盆地」,盆地下的地層主要是泥炭土,極易吸附水分,站在地上用力一採,柔軟的地面即出現波浪般的震動,相當特殊。 推測「活盆地」泥炭層之成因,為上方的草倒下來後,土裡長出新草,之後又被上方倒下來的草給覆蓋,如此周而復始歷經數千年沉積後而形成。以腐朽植物為主構成的泥炭層孕育豐富的動植物資源,而「紅木農莊」保留特殊的水草泥炭土溼地原貌,和每年都會再下陷的「無底洞」,讓我們非常的好奇,實地考察、取樣、檢測,且利用學校有限資源以及所學的知識,著手做了物理、化學與生物的實驗並探討其形成因素。

快被熱「倒」了嗎?台中市新舊市區熱島效應影響變因分析

近年來,都市溫度因熱島效應持續上升,所以決定研究熱島效應。本研究利用實地測量新舊市區溫度及分析衛星影像,與熱島效應影響變因結合分析。根據結論: 一、 新舊市區的微熱島中心: 微熱島中心受到人工廢熱及風向影響,而低溫點皆受到綠地多或地形空曠等影響。 二、 台中市新舊市區熱島效應主要影響變因: (一)冷氣及汽車等人工排熱 (二)NDVI常態化差值植生指數 (三)建築總建坪數 (四)建築密集度及數量(五)住宅區(六)風向 三、 新市區開發建議: 1.制定嚴格建蔽率和容積率標準,獎勵容積條件提高,避免總建坪數過高2.降低建築的密集度3.分散交通要道與降低單地點車流量4.道路與建築走向配合風向5.推廣綠建築及廣設公園。

『葉』藏『旋』機—應用熱對流原理降低地表溫度及其他相關應用

近幾年暖化造成全球均溫提高,水泥叢林讓地表溫度更高,午後聚集大樹下,發現樹蔭下涼風徐徐,空氣從樹冠外圍往樹蔭吹來,思考如何利用熱對流降低地表溫度,設計以下實驗1.探討不同地面物質及不同光源角度吸熱後溫度變化;2.利用太陽能風扇增加空氣流動速度,觀察溫度變化;3.製作不同大小及形狀圓錐,觀察各高度溫度變化;4.將圓錐加上太陽能風扇,觀察各高度溫差,依實驗結果提出概念一太陽能葉片,利用強制對流加速空氣流動速度,達到降低地表溫度效果,概念二探討熱對流發電的可能性,利用不同形狀的錐狀物組合,觀察自然對流及強制對流環境下的溫差,觀察是否能在不加入外部能源的條件下,利用熱對流造成的溫差,達到發電的效果及規模。

神機妙算

一、由2006 年最初的「規則」來觀察其規律。 二、推導致2006 年以外其他年份的公式。 三、歸納是否有萬年曆的法則。 \r 1、延伸是否有不同的指法。 2、發展容易記憶的公式。 四、由「萬年曆」中可以找出哪些已經學過的數學特性。 \r \r

多邊形各邊分點與多邊形的關係

初看題目:「任給一個五邊形,標定五個邊的中點後,擦掉這個五邊形,請利用這五個中點,畫出原來的五邊形」,令人有無從下手的感覺。只好從三角形開始研究,想不到研究四邊形時,就發現有「無解」與「無限多解」的兩種情形。這時,反而提昇我們對這個題目的興趣,促使我們更進一步想要了解它的究竟。五邊形的研究所花的時間最長,當發現到可以結合三角形與四邊形的作圖方法,來解決五邊形的問題時,才有了突破性的進展。一直研究到八邊形後,一般性的結論自然就呈現了。上述的研究發展都是利用尺規作圖來完成,當多邊形的邊數愈多時,痛苦指數也愈增高,因為作圖誤差會隨著邊數增多而累加,在七邊形以上時,就快樂不起來了。雖然有正確的理論,實際操作上卻不容易掌握其精確性。何況把這些「中點」改成「分點」時,研究就觸礁了。經過老師指點,尺規作圖不容易精確,何不想辦法改用電腦來繪圖。可是要請電腦工作,自己得先把運算的公式找到,電腦才幫得上忙。我們先定義平面上兩點坐標的運算規則,推導出給定各邊「中點」求作n 邊形的公式後,也一併驗證了尺規作圖理論的正確性。接著企圖把「中點」改成「分點」時,公式推導就比較困難了,這需要十足的「細心」+「耐心」來計算導出,完成給定各邊「分點」求作n 邊形的公式後,「中點」公式就只是其中一個特殊情形罷了。電腦繪圖程式設計完成後,使我們對這項研究有更清楚的認識。當多邊形無限多解時,可藉著移動所求多邊形的「頂點」來觀察圖形的凹凸如何變動。當多邊形有唯一解時,也可藉著移動「分點」的位置,來觀察所求多邊形的圖形如何變化。甚至於多邊形無解時,也可請電腦計算,來改變分點位置,使多邊形有解。以上所述,我們都做到了。

打破沙土排到底-訪查湖山水庫下游及探討湖山水庫自製異重流排沙的可行性

經由親自探訪湖山水庫,了解水庫是由南投桶頭攔河堰引水過來,因無直接由河川匯集,故出水處的梅林溪有淤積的可能。再加上水庫周遭樹林砍伐,保土功能變差,進而可能導致水庫自身淤積現象發生。可能的解決方法就是利用異重流排沙。 研究發現: 1、 異重流比重越大,異重流越清楚,捲流也較明顯,有益排沙。 2、 異重流比重越大,壩體坡度越小,異重流越安定;比重越小,反而是坡度越大越穩定。 3、 在湖山水庫底土上新世與更新世頭嵙山層的條件下,以溪沙最適合當異重流的土壤。 4、 水庫水面越高,排沙越不易,因異重流位能變少,且水阻變大之故。 5、 淤積沙土高度,要取決當下水庫水面高度,並不是淤積越高越好排沙。 6、 發現排沙最適溫度為20℃。

「液油」未盡-探討不同濃度液滴在載玻片表面互動的原因

我們延續學長的實驗,探討為什麼液滴會在玻片上互動。一開始,我們猜想是否烘烤時有物質會附著在玻片上,但是經過設計不同的實驗驗證後,發現並不是有燃燒不完全的物質附著在玻片表面上,而是玻璃表面足夠乾淨就可以使液滴有產生互動的能力,我們把它稱為活化。實驗發現烘烤時間越久,玻片溫度越高,造成玻璃表面活化的現象越明顯,但玻璃表面的活化現象只能維持2~3天。 我們探討了幾種可溶於水的有機物,當它們溶於水後,在不同濃度時會有不同的表面張力,當在活化的玻璃表面上滴上兩液滴,如果兩液滴的表面張力相差10mN/m以上,低表面張力液滴會推擠高表面張力液滴而產生同方向的移動,如果兩液滴的表面張力太接近,兩液滴就不會推擠,會直接互溶。

紅黑大對抗- 探討硫酸銅電鍍的影響因素

利用硫酸銅進行電鍍實驗,我們發現了與預期不符合的結果,所以進行了這個研究,在這個研究中,我們探討了電流大小、正負極距離、電鍍液濃度、被鍍物角度、使否攪拌、是否外加磁場以及電鍍物的溫度對電鍍完成度以及均勻度的影響,並探討了電鍍時產生黑色物質。我們發現電鍍產生的黑色物質應該是結構鬆散的金屬銅,而要避免產生黑色電鍍表面並電鍍均勻,必須提高硫酸銅濃度,避免太大的電流,並攪拌溶液。

尋找正榕小小蜂

在此次的研究中發現到榕果果腔中生長有長花柱雌花、短花柱雌花(癭花)及雄花。而且在 果腔中總共發現了六種雌、雄榕小蜂,其中的 Eupristina verticillata 雌、雄蜂與榕果是互 利共生,其餘五種榕小蜂與榕果是寄生關係,而且Eupristina verticillata 雌、雄蜂在果腔中的數量最多,是生存優勢族群。觀察到榕小蜂會在雌花的子房中產卵,形成蟲癭,因為各種榕小蜂的身長皆「顯著大於」蟲癭子房的長度及寬度,所以榕小蜂必須捲曲著身體, 才能藏身在蟲癭中。並且觀察到雄蜂間為了能與雌蜂交配,會有爭鬥的行為,更是發現了 雌蜂必須靠雄蜂咬破蟲癭,才能離開蟲癭。

骰子與棋盤

在一個 m×n 的方格棋盤中,用手將一顆邊長與棋盤一小格邊長相同的正立方體骰子,從棋盤左下角以骰子的一條稜為軸,沿著棋盤向右或向上翻入相鄰方格而滾動到棋盤的右上角。在每一次操作過程中,把骰子和棋盤接合那面的點數記錄下來並算其總和,求這些操作所得總和的最大值及最小值,並探討當發生最大值或最小值時,骰子位於起點的最初擺放面向為何。