全國中小學科展

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國中組

通天神「碳」─探討碳類對色素的吸附能力

本組結合暗箱及光度計組成自製光度實驗儀器,並利用廢棄電腦風扇及強力磁鐵製成自製攪拌器,探討影響活性碳吸附能力的因素,本組測量紫藥水透光度,求得透光度與其成份龍膽紫濃度的函數關係;並利用過量的NaOH(aq)與銅離子發生沉澱,算出一克活性碳可吸附龍膽紫及銅離子的個數。結果顯示增加紫藥水濃度或減少活性碳質量,甚至升溫,活性碳吸附龍膽紫效果均增加。但溫度對其吸附能力影響較小,若將紫藥水溫度從30℃加熱至90℃,活性碳吸附龍膽紫的個數只增加百分之十,攪拌時間則並無規律影響;而一克活性碳可吸附的龍膽紫與銅離子個數比約2:1。本組也取了竹炭及木炭,比較其吸附色素的能力,結果活性碳吸附能力最佳,竹炭及木炭無明顯吸附能力。

「震不震」的住

本研究是探討與地震相關的阻尼器現象,並運用簡單的器材來設計簡易的地震模擬振動平台來測試阻尼器的效用。實驗是用台車、彈簧、樂高積木板來建構地震模擬振動平台,樂高積木來建構建築物模型,砝碼來模擬阻尼器,結果如下:一、利用彈簧拉力,讓地震模擬振動平台能水平來回擺動,模擬水平移動的地震。二、懸掛式砝碼(似擺錘)能減少建築物搖晃情形,且砝碼移動方向會因慣性而與建築物移動方向相反。在改變砝碼重量的實驗中可以發現砝碼越重,越能減少建築物搖晃的情形。三、固定砝碼重量,改變砝碼位置的實驗中發現,砝碼擺放位置越高,越能減少建築物搖晃的情形。實驗結果可用以解釋台北101大樓中重達680公噸大圓球阻尼器設置於88-92樓的原因。

紅葉小巨人

過氧化氫,俗稱雙氧水,沸點 150℃,對有機物有很強的氧化作用,一般作為漂白劑使用。攝取過量的過氧化氫會對人體組織有傷害。實驗室裡是利用二氧化錳分解過氧化氫,但一般家庭食品不適合使用化學法,我們的實驗就是要找出方便快速且無毒性的物品當催化劑來加快過氧化氫分解。於是我們選定幾種蔬果實驗,並改變不同的條件做對照,希望能找出分解過氧化氫最佳蔬果及條件。本實驗的結論有幾點: (1) 紅葉之分解效能為蔬果中最佳(2)紅菜對過氧化氫分解速率高,但受溫度限制,其在實驗中溫度為 40℃下分解效率最佳,在 pH8 分解過氧化氫效果最佳。(3) 利用紅菜葉室溫下或冷藏溫度下與豆類製品浸泡十二小時,即能去除豆類食物中的雙氧水。紅菜生命力強,且價格低廉。所以稱紅菜為「紅葉小巨人」。

有趣的浮力溫度計─\n固體溶解度與溫度關係的探討

在一次偶然的機會中發現投入水中的雞蛋會在加了鹽巴之後上浮,我好奇的去問老師,當時老師告訴我是因為溶解度影響了溶液的密度而使浮力改變。我便想趁此機會探討溶解度與溫度的關係,又在查資料的過程中發現“浮況子”的實驗很有趣,於是我聯想到可以利用改變溫度造成溶解度的變化進而影響物體的浮況,再利用此原理做出趣味的浮力溫度計。

大聲公,不用錢—探討紙杯喇叭的外型與放置地點對擴音器效果影響

擴音器形狀怪異奇特的也不少,仔細聆聽,在不同地點藉由不同外型的擴音器所播放出的聲音,讓我們感覺其音色與音量上的微妙差異而萌發出了好奇心。以自製的紙杯喇叭進行實驗,有趣的探討。發現如下:一、底面積與長度的愈大,其音量隨之提升;在三種形狀的比較,正方體的音量最為大聲。二、為厚度愈厚,音量有愈大,音色也愈感宏厚,難怪現在的擴音器愈做愈厚。三、非空曠空間中,紙杯喇叭所播放出聲音的音量竟然比在空曠地點大聲。四、各種不同外型的擴音器各自有其適合自己的聲波頻率範圍;依結果可知,外壁長度愈長的紙杯喇叭所適合的頻率愈高,長度愈短則反之。

交錯的深淺色彩─遮光對光合作用產物儲存位置之影響

「哇啊!居然有澱粉!這真的太奇怪啦!」 葉片被鋁箔紙包覆、沒有光線、不能行光合作用的部份檢驗出澱粉,有照光的地方反而澱粉消失了,這真是不可思議。因此我們針對植物特性進行分析、改變光照條件等影響因素,重複的進行遮光實驗。研究結果顯示,植物光合作用最終產生的澱粉是儲存在葉肉細胞與維管束細胞,而造成異常結果的原因,則與遮光時間有關。隨遮光時間增加,遮光區的澱粉量會先逐漸減少再逐漸增加。而照光區的澱粉量會隨遮光區澱粉的重新增加而減少,一直到遮光區的澱粉累積範圍接近分界,照光區澱粉才會重新累積,逐漸增加。我們發現了一個與課本理論相反的結果!

「堆」出生機-落葉變黃金

落葉幾乎是大部分學校都難以處理的問題,馬祖地區除了落葉外,還有酒廠製酒的廢料-高粱酒粕與廚餘,在強調環保的21世紀,如果能將垃圾變成有價值的黃金,是每個人夢寐以求的努力方向,運用科學實驗方法找出製作落葉堆肥的便利方法,讓地球環境更美好。

“螂”來了-螳螂的型態比較與行為探索

寬腹螳螂、薄翅螳螂及大螳螂棲息環境多為草叢或灌木,常將卵囊產在植物的莖上。前\r 足、翅膀、頭部、胸部與卵囊等型態上的差異,可用來分辨螳螂的種類及性別。螳螂具有雙\r 眼視覺的複眼會隨著光線改變顏色。螳螂大約經過八、九次的蛻皮後,可變有翅成蟲。母蟲\r 齡數比公蟲多一齡,共九齡。齡數的差別可能為了防止近親交配而產生隱性疾病。螳螂多以\r 若蟲及卵的型態越冬。冬末春初及夏末秋初為草原上大螳螂及薄翅螳螂卵囊的孵化高峰期。\r 螳螂一年四季皆可能進行交配,其中夏秋為交配高峰期。交配時間長達兩小時以上或更久。\r 母螳螂一生中可產2-4次卵囊。由生存曲線得知螳螂屬於幼年高死亡型。螳螂常會清潔自己\r 的頭、觸角、步足等部位。螳螂成蟲喜愛的食物有蝶類、蟋蟀等。受威脅時,螳螂會舉起前\r 足靠在胸部兩側,表現出威嚇狀態。本能趨性方面,螳螂具有負趨地性、正趨光性(黃色光\r 最為明顯)。不同的外界光線顏色和環境顏色,對寬腹螳螂體色改變有不同的影響。

蝸牛殼的秘密-特奧多魯斯螺旋的應用

世界上最美的比例-黃金比例為1.6180988…,像是希臘雅典的古廟、美術、雕塑、音樂……等等,生活上有許多實際的例子都應用了黃金比例,鸚鵡螺的殼形也是自然界黃金比例的實例之一。經由日常中實際觀察,發現每個蝸牛殼形大多都是螺旋狀-與鸚鵡螺形狀大致相符。然而日常生活中常見的蝸牛殼形是否就存在著黃金比例呢?經過運用畢氏定理、尺規作圖以及特奧多魯斯螺旋描繪出蝸牛殼的形狀、再用電腦製圖做更精細的確認之後,說明了蝸牛殼形中藏著黃金比例,證明「自然就是美」。

聲聲不息-聲波對於植物發芽率之影響

本實驗在證實低頻聲波對植物種子的催芽作用。我們的結果顯示,與對照組比較之下,800Hz對於土耕小白菜發芽率平均增加了40%,1300Hz對於水耕小白菜發芽率則平均增加了30%,200Hz對於綠豆、苜蓿、小麥發芽率分別增加了7%、22%、17%;在響度50~90dB之間的催芽效果差異不大,且須使用5小時以上才具有催芽效果;我們也將聲波催芽與化學催芽比較,發現兩者可以同時使用並有疊加的效果,並且聲波催芽單獨使用時催芽效果比化學催芽來得好;而探討環境聲音對種子發芽的關聯性,發現在環境中,種子發芽的條件除了光照、水分,聲波(振動)也是很重要的條件。最終探討聲波催芽的成因,發現與種皮的破壞並無關係,因此推論低頻聲波造成的振動具有影響種子體內分子的效用,進而有催芽的效果。