全國中小學科展

國中組

扭轉泡膜─探討影響泡膜形狀的因素

『冒泡的美』引領我們進行一系列泡膜力學探索。泡膜形狀的變化,因操作變因而隨之改變。本實驗我們採用攝影方式,截圖分析、觀察與測量。實驗分:一、兩鐵絲線圈間開放泡膜的拉鋸,觀察泡膜的形狀改變;二、單一封閉柱狀泡膜在上下出接口間改變垂直間距,觀察泡膜曲率半徑變化相關性。探討得兩鐵線圈直徑與兩泡膜間最小圓徑的關係式1/R1+1/R2=1/D,是為開放泡膜力學平衡所致;在單一柱狀泡膜會出現上、凹、下三個曲率半徑,泡膜在破裂前的平衡穩定狀態之曲率半徑相關方程式1/ro =1/rB+1/rA,是為液體表面分子收縮於最小表面積,呈現壓力平衡的現象。

溫度旅程

近幾年溫室效應加劇,天氣越來越熱,為了降低教室溫度我們希望研究出哪種隔熱材料效果最好,我們分別探討不同材質、不同顏色、不同窗戶開法、不同遮蔽物及偏光片對室溫的影響,實驗後發現:1.材質以紙箱效果最好;2.顏色部分最佳防熱顏色為白色及紅色;3.最佳降溫窗戶開法為全鏤空,而綠建築廣為使用的中懸窗反而不是最佳降溫效果的窗戶;4.遮蔽物的部分各項材料效果則相差不大,隔熱磚、黑網、反光材料及保麗龍皆可達到差不多的隔熱效果;5.市面上完全沒有偏光片對隔熱的研究,研究發現,偏光片在隔熱效應部份優於透明塑膠片,在中午太陽直射時溫差甚至有10℃之多,又可調整進入室內的光線量,是很好的隔熱材料。

尋根究底-菌根菌與植物的共生現象

本實驗是探討菌根菌與植物(非絕對菌根植物)的共生關係並以紅豆與綠豆為菌根菌的接種對象。觀察植物在有無菌根菌接種處理後的生長影響並實驗是否藉由植物根系間的聯繫而相互傳遞。結合之前微波爐實驗來模擬土壤中微生物相狀態、植物種植過程中之處理狀況等實驗來觀察菌根菌效益。結果發現,有接種菌根菌的植株生長性狀多比未接種菌根菌的植株佳,但若植物本身不夠強壯或在栽種初期時菌根菌共生的效益並不易呈現。將植物根部進行染色切片,顯示紅豆有菌根菌(內生菌根)感染共生,菌絲在細胞間隙生長,形成叢枝狀體(arbuscule)與寄主細胞間交換養分。

金奈米粒子

本實驗主要是在超音波震盪器中,利用電解法製作金奈米粒子,並探討影響金奈米粒子製作的變因,希望能藉由實驗找到快速、簡便的方法,製作金奈米粒子,提供作為其他研究或生活應用的原料。實驗分別改變不同濃度的界面活性劑(CTAB)、溫度和溶劑,結果發現 30℃的溫度下,以統一純水配製 0.1M 的 CTAB 溶液,可在 10 分鐘內製得金奈米粒子。

非「硫」不可?

1. 探討溫度對於化學沉澱反應速率的影響。 2. 利用國中常見的不同種類化學沉澱反應代替硫代硫酸鈉與鹽酸反應來進行本實驗研究。 3. 分別利用光電比色計的透光度變化及導電度計的導電度大小變化來進行本實驗研究的測量方法。 4. 利用上述的實驗過程來找出最適合本實驗研究的反應溶液配置與方法。

鮕?(Channa asiatica)的棲地、型態及行為模式研究

鮕?(Channa asiatica)又名七星鱧是臺灣原生種小型蛇頭魚(snakehead),目前野外族群數量日益稀少,值得深入研究。本次科展主題包括:一、重新調查基隆市近郊水域後僅發現兩處七星鱧的自然棲地。二、進一步描述七星鱧與臺灣另外三種大型蛇頭魚的形態差異,並製作分類檢索表以正確地鑑別原生種與入侵種蛇頭魚。三、首次紀錄七星鱧的攻擊行為可歸納成以下七種:(1) 體色加深 (2) 展鰭 (3) 鰓蓋展開 (4) 搖頭 (5) 互相摩擦 (6) 弓身 (7) 攻擊。特別的是「搖頭行為」具有種間的專一性。七星鱧能偵測水溫、水色的變化,並以此區別固有與非固有領域。七星鱧具有挖洞行為,但在有現成掩蔽物的情況下,會停止挖洞行為;食性實驗結果支持七星鱧並不會挑食,故七星鱧是天生的機會主義者。

機不可失,有影否?

本校距離桃園國際機場相當之近,又剛好位於飛機降落的必經之路,時常見到影子從校園中經過,在如此得天獨厚的環境之下,可用太陽的仰角再配合二年級學到的畢氏定理進行飛機高度的計算。 本研究係用兩次的畢氏定理,先將飛機影子和觀測位置做一次畢氏定理後,再配合太陽仰角與地面形成的三角形做一次畢氏定理可求得飛機的高度,並與flightradar24比對當時的GPS高度。 研究結果顯示,用此方法算出來的飛機高度,與實際GPS顯示的飛機高度相當吻合,甚至達到精準的程度。

容器與濃度梯度的關係

本實驗利用鹽及糖,溶於水中,以觀察(1)容器的高度差,上下溶液溶質間分部的差距。(2)加熱至不同的溫度冷卻後,上下溶液中的溶質的分布有何改變。(3)經過冷凍之後,再恢復至常溫,觀察上下溶液中的溶質分布的變化。(4)利用容器的不同形狀與擺放方式,觀察經冷凍過後再溶化的溶質的分布情形。(5)在市場上經冷凍過後,再恢復常溫下食用的食品,經過如何的改變才能使上下的甜度,添加物分布均勻。

「濃」、「卷」、「鋒」-雲與天氣變化之探討

我們對埔里的雲況做了三年的觀察,並嘗試利用各種分析方法來探討雲與天氣變化之關係。研究成果略述如下:(1).在卷雲與總雲量變化方面:我們發現了AL-4和AL-Ccon二個法則,可以用來預測總雲量的劇烈改變。(2).在卷雲與下雨預測方面:我們發現若雲況符合AL-FC法則,則8小時之內一定會下雨;若再搭配CAPE、風切、濕度等條件,更可以用來預測主降雨區的雨量大小。(3).在冷鋒方面:我們發現台灣低壓-冷鋒系統形成前3天,都會出現大量的層狀高積雲,而且上方大氣都會有很強的逆溫層或穩定層(通常會持續到鋒面形成當天);至於來自大陸的冷鋒當中,我們發現有三種類型是可以用雲況來確定鋒面是否即將到來。

空間螺線的代數分析

本研究試著將兩種自然界中存在的完美幾何圖形正四面體和螺線,利用空間代數分析,將其外接的數學特性作深入探討。鑽石是已知自然存在最硬物質,而它的最基本組成分子結構就是正四面體,每四個相鄰的碳原子均構成正四面體[1],正四面體是柏拉圖立體中唯一一個所有頂點之間的距離都相等的,同時正四面體也是三維空間中使4個頂點每兩個頂點間距離相等的唯一方式結構[2] ; 螺線模式通常自發性地存在自然界當中,而螺線形式可以在拉長一段距離的情況下,仍維持節構的緊緻,在增加表面積的同時兼具一定的強度,螺旋狀型體在自然界普遍存在一定有其特定的數學模式,當正四面體遇上螺線是否能形成完美的數學形式結合?