全國中小學科展

國中組

逆境中的繁「跖」—探討圓葉鴨跖草的繁殖策略及苞片泌汁之功用

本研究將圓葉鴨跖草的花類型分為雄花、大苞片兩性花、不孕兩性花、地下閉鎖花及直立莖、短匍莖小苞片兩性花。研究影響花性別比例的變因實驗中採用每天紀錄花朵的方式進行,在前兩個生長階段花比例沒有顯著改變,第三階段則因為植物大量換葉因此著重於開所需養分較少的兩性花。在環境極好及極壞的情況下繁殖方式會偏向自花授粉。從照度變因實驗中,得出日照是此植物的重要開花因素。圓葉鴨跖草自花授粉與異花授粉的結實及結種率沒有顯著差異,因此此植物不需考慮到自花授粉及異花授粉繁衍後代的成功機率,此植物較難以風傳播花粉,因此推論其為蟲媒花。推論苞片的功用是保護花苞及果實不被雨水等因素破壞,泌汁則是提供養分給果實吸收成長。

「毛」起來_卷雲與天氣變化之相關探討

關於卷雲與天氣變化的研究,我們得出以下的結論:(1)卷雲出現的頻率並不固定,大多集中在5~7月份。(2)「量多時長」部分:①與六種天氣型態比較有關聯性;②形成卷雲的高空水氣全部來自於熱對流系統(包含滯留鋒型熱對流);③天氣系統靠近台灣時卷雲就會變得比較厚,也愈容易出現積雲。(3)有七種天氣型態會導致卷雲出現「量多時短」的雲況。(4)有三種天氣型態會導致卷雲出現特長外形。(5)熱對流在強勢發展的過程中,容易被強風吹出特長密狀卷雲。(6)不管是「位於鋒面雲帶尾端+高空有強大的氣流」,或者是颱風,都會形成特長脊狀卷雲(前者卷雲條較稀疏,後者較密集)。(7)我們可以由卷雲的分布判斷出颱風的動態。

走在蟲蟲的十字路口 ~不同磁場對麵包蟲的生長和羽化及行為的影響~

本實驗觀察麵包蟲在不同磁場的影響下,其習性、生長發育及變態情形的差異。結果發現: 一、在磁極影響下,麵包蟲的生活史中生長情形較規律,生長速度較慢,S極則最慢,因此也最重。 二、結蛹時間無磁極最快,N極其次,S極很慢。 三、無論集體或個別飼養,N極和S極的蛹期都比沒磁極的短,推測磁場會加速麵包蟲變態的速度,蛹期S極最短,無磁極最長。 四、磁場對麵包蟲的死亡率影響不大,但N極影響的麵包蟲會有食慾和活動力降低的情況發生;集體飼養時,S極的死亡率較高,N極和S極都比無磁極的早出現死亡的個體。 五、在走道的選擇上,發現和原來飼養的磁場有很大的關連性,集體飼養時的關聯性更高,走和原來飼養磁場相同的機率都有超過70%。

「凝」記在心

生活中的常見冰,大多具有冰芯結構,偶然之下,發現冰芯旁出現無數條放射狀微細空氣柱。本研究藉由文獻資料探討冰芯與微細空氣柱之成因,其與水溶液凝固時冰晶網狀結構、凝固點變化、與固液介面上氣體成核現象有關。並進行實驗設計探討不同容器、水溶液與環境控制對於冰芯與微細空氣柱之影響。發現熱導率低之容器,溶液內降溫速度較不穩定,使得空氣成核有中斷現象,形成具方向性、斷裂的微細空氣柱。水溶液中的真溶液與膠體溶液TDS值越小,會形成微細空氣柱;TDS值越大,冰芯體積越大,空氣成核較少。在環境控制下,冰芯會沿著牆壁夾角角平分線偏移,且角度越大,偏離容器中心越多。冰芯結構之美,可藉由容器、水溶液種類、冷凍環境來進行控制。

金屬防鏽探究

「鏽」是金屬表面因氧化而產生的氧化物或是氫氧化物 是一種氧化反應的產物,金屬的氧化生鏽,在有氧及潮溼的環境中,最容易發生,如果有酸性物質存在,則會加速生鏽,影響金屬生鏽的原因包括金屬材質種類活性大小、氧氣供應、水氣濕度、溫度、金屬浸泡溶液酸鹼性、材質變形處理等因素有關。 本活動探討影響金屬生鏽的因素:金屬材質種類、氧氣、水分、溫度、溶液酸鹼性、金屬形狀、覆蓋物等,我們以簡易材料設計實驗探討金屬生鏽的因素,同時探討防鏽的方法 。

共邊三角形內心與等距共圓點之研究

雞爪定理僅適用於任意三角形,好奇「此性質是否可適用在多邊形?多邊形在何條件下才能找到等距共圓點?」經探索後,發現「雞爪定理不能適用在多邊形」;證明得到若「任意n邊形所有頂點共圓時,可形成等距共圓點及形成n組共邊三角形,存在n-2組n個等距線段。」 接續,在等距共圓點的條件下,是否能在多邊形找到「等距相關性質」,如:等距△數量、等距△全等、相似種類……等,如:等角共圓n邊形、正奇數n邊形及正偶數n邊形中 ,形成最小頂角等距△的數量公式分別為[(n-1)(n-4)/2+3]×n/2、2n[(n+5)/4×(n-3) ]及 2n[((n+4)(n-2)+8)/8],並證明公式成立。 將研究推廣,發現任意多面體所有平面皆形成等距共圓點之條件為「任意n面體所有平面的頂角共圓」。並應用在夾娃娃機及網路基地台之建置。

石頭也會香!!---擴香石氣體擴散表面效應之研究

提升生活品質降低廢棄物是當今重要課題,本研究欲建立製作可重複使用的擴香石標準化流程,模擬精油擴散及逸散的時間關係,並探討石膏表面的量子侷限效應。 實驗發現,氨水在擴香瓶中經由瓶口逸散到塑膠管內再擴散至與鹽酸反應,並不太符合格雷姆定律,一般網路及教科書中,擴散實驗皆以棉花吸附高濃度氨水與鹽酸,擴散效應明顯且產生白煙的時間短,本實驗以石膏取代棉花,材質改變的情況下,氨水經由石膏逸散到擴香瓶中會受到量子侷限效應(QuantumConfinementEffect)的影響,而拉長逸散的時間。 實驗得出以50g石膏粉混合21ml水的比例製作出的擴香瓶,吸收氨水的容量最大,此為擴香石的最佳比例,且在溫度14-30℃的狀況下,氣體擴散效果最好,溫度越高,氣體擴散速度越快。

國中生的清澀柿件

秋天的柿子令人垂涎欲滴,但如果吃到未處理的柿子,會讓舌頭酸澀麻木。進入國中學習到科學方法與媒體辨識,我們想找出讓牛心柿由澀味變美味的方法,並驗證祖傳及網路流傳的「柿子脫澀」的方法是否為真。由長輩種植牛心柿的經驗,我們設計實驗,探討浸泡液溫度、種類及攪拌與否對牛心柿脫澀的影響,也採用混果、刺傷、沾點蒂頭等變因。脫澀的表現以口感紀錄暨以自製氯化鐵試紙和單寧反應後的顏色變化紀錄。實驗中我們發現:1.常溫下以氣泡水浸泡柿牛心柿脫澀效果最佳;2.混果或刺傷能催熟牛心柿,但無法脫澀,證實網路流傳果實軟熟可減低澀味的說法為偽;3.網路流傳及前人經驗的傳承不一定為真,必須經過科學方法的驗證或改良。

「扭」轉乾坤,「擺」挫不折-探討扭擺的各種性質

裝置被一條金屬線所繫住,以此線為軸,上端固定,垂直吊掛。當物體受外力被扭轉一角度θ時,金屬線因恢復力而產生來回扭擺的現象,且扭擺週期T受各種因素影響。經實驗後我們發現:1.金屬線的剛性係數越大,T越小。2.扭轉角度θ越大,T會些微增加,但不明顯。3.T與長度開根號成正比。4. T與質量開根號成正比。5.T與線徑粗細成反比。6.擺放方式-T⊥ > T//。7.所得公式 T=k×(√l×√m)/d,且k∝1/√G。 我們另外發現有「扭性疲乏」一事,實驗後發現金屬線的剛性係數越小,則扭性疲乏越明顯,且當金屬線重覆受到不同方向之扭轉時,疲乏的現象會比同方向來得明顯。我們希望未來還能找出「扭性疲乏臨界點」。

魅力「柿」「澀」--擋「布」 住的誘惑

市面上的柿染是利用新鮮柿子進行,我們則是廢物利用,把無法食用的澀柿餅煮成溶液,探討加入鹽酸及氫氧化鈉後溶液的顏色變化。我們使用手機的應用程式color assist紀錄RGB後再進行分析,並用pH計記錄各溶液的pH值,柿餅溶液呈酸性,加入鹽酸後呈粉橘色,RGB中紅色成分沒有明顯變化,藍色成分大幅減少,染布呈淡粉色。柿餅溶液加入氫氧化鈉後呈黃-暗棕色-黑色,因濃度而有所不同,RGB中紅色成分大幅減少,藍色成分變化不明顯,染布呈棕色,兩者與原來溶液的顏色均有所差異。加醋酸鐵定色,布料呈褐色系,加醋酸銅定色,布料呈褐色中帶藍綠,水洗3次沒有明顯褪色。紫外線照射1小時及14小時後用 Color Meter檢測發現顏色變深。