全國中小學科展

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國中組

液鏡-利用液體旋轉製作可變焦透鏡

我們藉由液體在旋轉的透明載具內會產生一中心向下凹陷的形狀,去製作一可變透鏡效果。完成後開始量測角速率,探討在旋轉時曲面曲率半徑;接著改變轉速時,角速率的不同,使的漩渦弧度也因轉速增加跟著變大,並算出轉速與弧度的對應關係。 為了要了解旋轉透鏡效益為何,我們利用物理課本中所學幾何光學,將已知條件代入,並利用電腦分析曲率半徑,得到透鏡與放大倍率的對應關係。 最後發現且隨著角速率越大,燒杯內液體面中心凹陷處曲率半徑會越來越小;且當轉速越快時,利用高斯成像公式所計算得到的結果與真實量測得到的結果較為接近,其液體形狀也應較接近一般透鏡形狀。

好「蝦」好「辣」好乾淨 -辣木籽與甲殼素淨水效應探討

「高分子蛋白」因無毒已慢慢取代化學混凝劑成為淨水材料新趨勢。本實驗探討辣木籽與甲殼素淨水效應探並找出最佳條件。結果:①泥水原水濁度去除率% :活性碳)(82.7% )> 甲殼素(82.3%)> 炭化辣木籽(66.3%)> 辣木籽(62.8%)>多元氯化鋁(61.3%)>明礬(40.9%) ②藍色染料色度去除率>80%。③最佳比例:活性炭粉:炭化辣木籽粉:辣木籽粉:甲殼素粉: =2: 2: 1: 1④.最佳pH範圍6~7.5,pH6.5濁度去除率97.5%、色度去除率93.1%。⑤Freundlich等溫吸附模式,顯示最佳最佳比例混凝劑吸附容量大,屬有利性吸附。⑥最佳最佳比例混凝劑銅離子飽和吸附當量qe=809.0(mg/g)。展望未來:為了永續生存,「高分子蛋白」混凝劑應繼續開發研究,讓它能推廣使用,使台灣以環保著稱,成為名符其實的福爾摩沙。

虎光三色~不同色光環境對蠅虎撲食準確度之探討

在校園不同的環境中可以發現到好幾種的蠅虎在不同的地方出現,我們發現亮度與色光組成這兩個物理因子會使蠅虎的種類分佈出現明顯的差異,因此我們假設不同種類的蠅虎在不同色光環境下,其撲食準確度會有所差異。我們選擇了偏好處在較陰暗環境的安德遜蠅虎(Hasarius adansoni),及偏好處在較光亮環境的眼鏡黑條蠅虎(Phintella versicolor)作為研究物種,參考了Nagata在2012發表的研究〈參考文獻一〉,除了使用白、紅、綠光,還多加三原光中的藍光,來進行蠅虎撲食實驗。我們發現到,相比於安德遜蠅虎的結果,眼鏡黑條蠅虎除了在紅光下難以捕食以外,連在綠光下的表現都較差,反而藍光才是最適合眼鏡黑條蠅虎進行撲食的色光,顯示了兩種蠅虎的對於不同色光的反應有明顯的落差。

當螞蟻遇上門格海綿-挖洞立體圖形頂點間的最短距離探討

本研究旨在求得螞蟻在挖洞立體圖形之頂點間爬行的最短路徑。我們從一條通道的正方體開始研究,先後探討通道位置在中央、通道位置任意偏移、通道位置在中央旋轉時的最短路徑,同時研究了圓柱中央挖圓柱通道時的最短路徑,然後進一步探討正方體兩條中央通道與三條中央通道的情形,最後研究螞蟻在門格海棉之頂點間爬行的最短路徑。

自組簡易多功能光度計微觀碘鐘反應之變化及其反應速率

本研究修改去年所組裝的LED光電測定儀提升了其功能,可用於透光度的測定及散色光的測定,除儀器組裝外,並應用於碘鐘反應中的微觀觀察,例如硫分子的生成及影響碘鐘反應因素的觀察。研究結果顯示,所自組簡易多功能光度計確實具有以透光度測定及散射光測定的功能,且穩定可用於準確微觀化學變化,在測量濁度方面發現散射法較透射法靈敏而增加準確度。在碘鐘反應可以利用在碘三離子出現瞬間,散射電壓瞬間下降得知反應的終點,相對傳統肉眼判斷的來準確,因此當反應同時具有濁度及溶液顏色改變時,必需同時用到透射及散射法,改變傳統只用透光度測量,以提升反應的準確性,並推廣中小學之科學研究做微觀探討,提升科學之水準。

風再起時—探討以不同方向風力為動力的自製纜車用來運輸之可行性

作品延續2019台北市科展作品「逆風而上」,我們將橫流風扇改成垂直式,以3D列印設計機構本體,並組合塑膠齒輪做成纜車,自製類低速風洞,提高風速避免亂流,完成實驗;作品經四次改善,具備以下功能: 1. 可以順、逆風行走,各方向吹來的風均可以利用 2. 纜車可以控制正反向行走 3. 空車無負載時可高速行走,以節省時間 4. 低速行走時,扭力增加,可負載重量 5. 具煞車和減速功能 6. 在纜車停用且有風的情況下,可發電並儲存所產生的電能,以備無風狀況下使用,更貼近生活。 作品測試:分別以自製類風洞測試,與不同坡度實驗,施予不同方向強、弱風等實驗,結果顯示:纜車扇葉轉數與行走速度均有一致規律。荷重實驗:本體重234.7g,在坡度10°可以荷重1,900g,速度達0.28cm/s。

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。

校中法的革新與校中裝具之設計與應用

由於家裡的抽水馬達,每在深夜發出堅硬的摩擦聲,影響作功課的效率與睡眠,家裡請人修理幾次,結果也不理想,請教師長後,認為可能中線末校準、因此決定研究改善。

校園榕葉捲葉內的秘辛~榕管薊馬族群與共棲生物研究

為了瞭解榕管薊馬使榕葉捲曲的機制,在夏、冬季採集造癭葉進行捲葉分析與觀察,也針對榕管薊馬的棲息偏好、共棲物種與捕食性天敵進行調查,結果發現榕管薊馬選擇向光面的前段枝葉吸食與造瘿,造癭初期薊馬只會駐足和吸食,中期則交配產卵,後期孵化的幼蟲會在葉片內成長、蛻化成成蟲,此時,葉片出現紅斑(正榕)或黃斑(垂榕);3~5cm大小葉片具有最大負荷量。根據調查與顯微觀察發現垂榕最適合榕管薊馬造癭,夏季與冬季的族群組成有差異。當榕管薊馬繁殖時除了吸引異性,也引來三叉小黑花椿象入侵,校園調查發現三叉小黑花椿象成蟲具有韋斯曼氏擬態,外型與榕管薊馬極為相似,當共棲率超過10%時,可大幅降低榕管薊馬的存活率,達到生物防治的效果。

纜纜升起 震震有辭-地震與纜車的邂逅

本研究主要探討纜車在地震時的晃動情形,並嘗試設計抗震裝置。研究結果如下:一、纜車車廂重量較輕者,位置越近塔柱晃動時間越短,但是晃動幅度較大;重量較重者,位置越靠近塔柱晃動時間越長,晃動幅度較小。二、纜車個數越多時,從晃動開始到結束時晃動時間有縮短趨勢。三、纜繩上揚角度須維持適當,以減少纜車於地震時晃動時間。四、塔柱高度過高或過矮,晃動時間較長。五、纜車重量不同,在水平震動和垂直震動時,晃動時間皆有峰值出現。六、抗震設計的部分目前認為於纜車加裝吸震彈簧是較為可行的方案,也是未來值得我們繼續研究的部分。