全國中小學科展

國中組

「蝕」破天驚—流水的侵蝕作用探究

我們在雜誌上看見亞馬遜河非常美麗、壯觀,但是為什麼亞馬遜河是彎曲的,而不是成一直線呢?我們研究後,了解那是因為河流的侵蝕、沉積作用造成的。我們研究發現:流速愈快,侵蝕的力量就愈大,而水量和流速與侵蝕力也呈正相關。同一河道中水道較寬時,流速變小,水道較窄時,流速變大。在研究不同深度的流速時,發現愈靠近水的中央處,流速愈快;愈靠近流水底部或水表面時,流速愈慢。研究發現在彎流轉彎處,外側流速最快,侵蝕作用較大;中間次之;內側流速小,侵蝕作用小,沉積作用旺盛;造成河道一邊突出(堆積),一邊凹陷(侵蝕),就成了彎曲的河流。而研究河流彎曲度對侵蝕作用的影響時,發現彎曲度愈大(河岸夾角愈小),彎道中內側和外側流速差距大;彎曲度愈小(河岸夾角愈大),彎道中內側和外側流速差距小。說明彎道彎曲度愈大,加彎的速度就愈快;彎道彎曲度愈小,彎道加彎的速度就愈慢。

揭開催化劑的神秘面紗-由過氧化氫分解製氧反應談起

在本研究,我們設計了一套「可定量式排水集氣法實驗裝置」,並以標準氣體流量計校正,證明其操作簡便、精確性佳。同時,藉由過氧化氫(H2O2)製氧的實驗,對催化劑影響反應速率進行定量探討,確認二氧化錳(MnO2)和碘化鉀(KI)為過氧化氫分解反應之正催化劑,而苯甲酸(C6H5COOH)則為負催化劑。其次,進一步探討食品中殘留H2O2的問題,並討論常用烹調配料對H2O2分解的影響,結果發現味精、醬油、食鹽無明顯催化作用、白醋為負催化劑;而老薑、芹菜、青蔥、大蒜、辣椒等五種蔬菜類配料均為正催化劑,其中尤以老薑和芹菜之催化效果最佳。此外,我們也發現蔬菜類配料的主要催化作用是「酵素」,而非文獻中所認為的鐵類礦物質。

救世那個光-遠紅外線之應用與量測

本研究以「自然與生活科技」課本第一冊2-2「水圈」中水的三態變化來證明遠紅外線具有細化水分子團及活化水分子功能。遠紅外線於生活應用上,具有去除自來水中餘氯的功能、活化蔬菜組織、抑制黴菌成長、豆腐滾煮時減少氣孔產生。經由溫變色染料加熱實驗證明,遠紅外線為光能的一種,具極佳的溫熱效應,使香菸煙擴散,減低吸二手煙之機會。本研究也應用「水的三態變化」來量測遠紅外線的相對強度。由水分子團被細化的程度(蒸發冷凝水滴大小)或被活化的程度(水蒸發量)可檢測遠紅外線的相對強弱。

妙筆生花─防斷水又能矯正握姿的原子筆套

本研究主要目的: 一、了解原子筆斷水及寫字不好看的原因。二、探討及找出原子筆斷水和字寫不好看的辦法。三、尋找自製原子筆最佳材質及測試並調查滿意度。 本研究主要實驗: 一、模擬鋼珠頭書寫。 二、自製原子筆與市售原子筆摔幾次會斷水。三、自製原子筆套是否會彈性疲乏。 四、滿意度調查。本研究主要結果: 一、 原子筆斷水主因為鋼珠撞擊地面而內縮、變形;字醜的主因為握筆姿勢不正確。二、 市售原子筆摔70次時斷水;自製原子筆摔150次仍無斷水,顯示自製原子筆較不易斷水。三、開花設計一小時後保護管無法彈回,顯示自製原子筆有彈性疲乏的問題。四、經比較,筆套材質用較硬吸管較為合適。五、自製原子筆能加強握筆力道,固定、改變握筆姿勢。

自製高功率的廢鋁燃料電池

我們剪下廢鋁罐碎片與硫酸銅廢液進行氧化還原反應,使重金屬離子Cu2+被鋁還原出金屬銅,即可過濾將固形物集中減廢處理。我們也利用廢鋁罐、廢鐵罐自製出第一代注射針筒式、第二代布丁盒式,發展到第三代果凍杯式的廢鋁鐵電池,雖可當成微形電解電鍍的電源,但要讓LED燈亮或風扇轉動卻很困難。我們接著製作廢鋁空氣燃料電池,過程並不順利,一直到找到了只讓氧氣通過而阻絕水穿透的石墨薄膜,才突破製造燃料電池的瓶頸,製作出具有價值且高功率的實用電池。我們還突破性的發現,以氯化鈉為電解液的鋁燃料電池放電後的分層膠狀物有類似鉀鋁礬膠體功能,其與硫酸銅溶液以2:1體積比的比例,可濾除銅離子,而達到以廢減廢的目的。

談紫色變-探討影響紫蘇葉變色的因素

紫蘇會出現紅葉或綠葉甚至交雜出現的現象,而綠葉品種的白蘇並無此現象,是什麼因素造成?本組以「光照時間、不同色光、照射部位、土壤酸鹼度」來探討紫蘇葉的顏色變化。實驗中發現:葉中紅色部分會從葉脈開始變色,然後由葉脈附近擴展到整片葉子,其中葉背又比葉面快變紅;葉子變綠時會先從葉緣往內開始變綠,最後葉脈才變綠,其中葉面又比葉背快變綠;適度光照(12、16小時)紫蘇,紅色產生的快且紅,光照少則紅色不易出現;照射單一色光時,藍色色光最有利於紫蘇色素產生,雙色光比單一色光更容易使葉片變紅;紅色色素的產生並不受其他部位的葉子的影響;土壤的酸鹼度,對紫蘇葉片顏色的產生沒有影響。

圍地盤遊戲的必勝策略

圍地盤的遊戲一直是學生時代同學們課餘閒暇時會拿來互相較勁的數學遊戲之一。本次的研究將要去探討nxm地盤先下者或後下者之必勝的策略。為公平起見,則加以規定:當總筆數為偶數時,後下者有利,故規定後下者地盤數需大於先下者地盤數才算勝,否則為先下者勝;當總筆數為奇數時,先下者有利,故規定先下者地盤數需大於後下者地盤數,否則為後下者勝。 首先我們從3x3地盤開始,如下圖1。利用窮舉法研究結果顯示 地盤後下者的必勝圖共有四種,如圖2~圖5。相反的,先下者的必勝策略則是破壞此4個必勝圖。 由於3x3地盤為偶數型,而3x4地盤為奇數型。所以接下來,我們先試者研究偶數型後下者的必勝策略,即是先3x5地盤、3x7地盤、…、3x(2k+1)地盤,再推廣至5x(2k+1)地盤、7x(2k+1)地盤、9x(2k+1)地盤、…、(2h+1)x(2k+1)地盤。同理,3x4地盤,3x6 地盤、3x8地盤、…、3x2n地盤為奇數型,對先下者有利,故探討先下者及後下者的必勝策略。而另外2x2地盤、4x4地盤、6x6地盤、…、2n x 2n地盤我們發現有其特殊性,研究的方式我們一樣以不讓地為原則,去探討其先下者及後下者的必勝策略。 其中偶數型地盤推演的想法如下: 其中奇數型地盤必勝圖則分類分為「連續」型、「三筆畫」型、「封閉」型、「兩筆畫」型及「兩行」型等來作歸納及勝負判斷,舉例例如下:

片甲不「硫」---二氧化硫的測定法

用簡單的原理與步驟,設計並 DIY 出一套屬於自己的自製分光光度計,用最方便且便宜的方法,來定量分析實驗中所生成二氧化硫的含量。

我要不酸的咖啡!!影響咖啡酸度的因素

從磨咖啡豆到泡出一杯可口咖啡是一門學問,本次實驗想藉著在自然課上學到的原理找出泡咖啡所應用到的原理,並印證課堂所學,除了能泡出一杯好而不酸的咖啡外,也在咖啡中找到自然科學的樂趣。一共包含了以下部份:一、濾紙式咖啡、虹吸式咖啡的沖泡與二上自然與生活科技水溶液、溫度與熱的原理應用。二、不同咖啡豆沖泡,越酸的豆子泡出來的咖啡擺放越久,咖啡越酸;虹吸又比濾紙式更酸。三、濾紙式咖啡在水溫越高、咖啡粉越細所得的咖啡越酸。四、濾紙式咖啡剛泡好的咖啡擺的越久、越酸,但加了奶精後可減少酸度。

溫度對家蠶生活史有影響嗎?

從飼養家蠶的經驗中,觀察獲知家蠶有春蠶與秋蠶之分(二化性),有一年可飼養4~8次 (多化性)也有一年僅能孵化一次(一化性)者。蠶蛾完成一個生活環,需經過卵、幼蟲、蛹及成蟲等四個階段。在不同季節,蠶蛾完成一個生活史所需的時間各不相同,為什麼呢?在國中生物課本中曾提到:「生物體最後的模樣是由遺傳和環境來怏定的」,我們所飼的蠶蛾同是一個品種,其遺傳因子大致相同,因此我們提出了一個假設:其差別可能是受環境因子的影響。若是環境因子的關係,那麼春夏秋冬各季最大的差別就是「溫度」了,因此我們做了一個推論:把各項環境因子(光線、濕度、食物、空氣… …等)皆維持恆定,僅以「溫度」的不同來觀察蛾蠶的生長現象,所以本實驗是籍一每日溫度週期性的改變,來探討對蠶蛾生活環中各期所受的影嚮如何!?