全國中小學科展

國中組

麵包蟲垃圾處理廠-環保尖兵?飼養寵物?

爸爸喜至水族館購買麵包蟲餵養魚兒,回家後發現裝蟲體的塑膠袋被蟲啃破好幾個洞,爸爸便將多餘的蟲體放置在工業用保麗龍盒內,並未特意去餵養,但在無意中發現盒子已被饑餓的蟲體哨食,此一重大發現引起我的聯想,因本學期學校家庭聯絡簿內容與環保有關,曾提過塑膠製品對地球的危害,如能藉用自然界的昆蟲為人類解決千年不壞的垃圾,那這發現就人值得了。此項剛好與生物下冊第十二章人類與環境中的實驗 12- 1 「廢物的腐敗」,有些地方類似,基於以上幾點,才有此實驗的研究動機。愛飼養觀賞魚,常

小而省的高效率鋅銅電池

課本中關於鋅銅電池的實驗其裝置複雜而且效果不佳,電流過小(約2mA),我們嘗試改良鋅銅電池的裝置予以縮小簡單化、增大電流,使電池足以讓LED 燈泡發光,增進實驗效果並減少藥品的浪費,並利用隨手可得的器材來製作各種小型鋅銅電池,最後發展出密閉不漏可隨身攜帶的鋅銅電池。

奮發向上的毛毛蟲

本研究利用塑膠投影片、吸管、黏膠等材料,以自製的簡易風洞測試單片翼的升力與水平推力,進而探討不同變因對雙滑管、連結雙支架之翼片爬升力量的影響,成功使用三滑管連結兩組雙支架製成一個能伸展與收縮、有節奏向上爬升的M型毛毛蟲翼片。我們又改變M型毛毛蟲的大小比例,在不同的風速下分別測試其爬升速率,發現毛毛蟲越大隻,其爬升平均速率受風速變化的影響越明顯(爬升速率變化趨勢線斜率越大)。最後我們嘗試增加背腹翼的寬度,以增大翼片面積提高升力,成功做成一隻能伸縮爬升的雙M型(三節式)毛毛蟲。

明察秋毫--利用繞射現象測量頭髮直徑

利用雷射的干射與繞射來測量頭髮直徑,從中觀察雷射的繞射與干射的現象。我們除了對光線的波動性質要加以了解之外,也要瞭解雷射產生繞射與干射現象的條件與異同。這些都是我們要挑戰的部分。首先我們利用簡單的雷射筆就可以得到圓孔繞射的圖形,進而將頭髮置於圓孔之間,來形成雙圓孔的繞射與干射雙重效應的合成效果。得到了多美麗的圖案。在這些迷眩的圖案之中,我們知道大自然的奧祕就在這裏面。為了捕捉這些圖案,我們花了不少代價來學習如何在暗室中攝影,如何控制長時間曝光技巧。其次,我們雖然掌握了數據取得的技巧,但是我們對數據解釋的方式較弱,所以估計而得的頭髮直徑是令人沮喪的。最後,我們回到單狹縫的繞射現象,終於得到比較令人滿意的數據。

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。

「硫晶」歲月—自製偵測器探討硫代硫酸鈉與鹽酸之反應速率

本研究利用光敏電阻、可變電阻、比較器、LED光源、蜂鳴器及電路開關等,設計一個簡單又實用的微型反應速率偵測器,進而以此裝置探討影響硫代硫酸鈉和鹽酸反應速率的各種變因。首先,改變硫代硫酸鈉溶液的濃度,實驗得知硫代硫酸鈉的濃度與反應速率約為一級反應;接著,改變鹽酸溶液的濃度,實驗得知鹽酸濃度與反應速率約為零級至一級之間;再者,當溫度升高時,反應速率明顯加快;之後,我們研究添加清潔劑對硫晶體堆積的影響,結果清潔劑明顯延遲硫晶體的堆積;最後,我們又研究添加金屬鹽對硫晶體堆積的影響,結果亦產生延遲現象。為了更精確觀測反應過程中,硫粒子的粒徑變化情形,我們又以動態光散射儀(DLS)發現硫粒子從奈米級漸漸堆積長大。

神秘的校園紅俠客─倒地鈴紅樁象

倒地鈴紅椿象在台灣南部平原非常常見,幼蟲及成蟲以植物汁液為主要食物,因多棲息於倒地鈴附近,故有此名。本實驗以學校附近棲地調查及實驗室飼養為主,以初步了解倒地鈴紅椿象生活史、形態特徵、習性、食性及生殖方式。倒地鈴紅椿象體型呈細長橢圓型、橘紅色、雌蟲體型較雄蟲大,具有一對複眼和單眼,口器為刺吸式口器,可吸食植物汁液。外生殖器雌雄有別,雌蟲具有生殖孔,雄蟲則具交尾器,行有性生殖但在實驗室飼養時發現也會行孤雌生殖。倒地鈴紅椿象有群聚的習性,將紙盒劃分成 25 區,以自然光源、暗箱及光源 3V、6V自製實驗器材,在歷時 5 分、10 分、20 分、30 分後,發現群聚的習性來自於個體尋找葉緣及光的本能行為,可能因為群聚可以使個體看起來較大,像是一種警告作用,較不容易被敵人攻擊;冬天時發現倒地鈴紅椿象會以若蟲或成蟲的階段群聚越冬,此時整個群體聚集於植物根部。以倒地鈴紅椿象棲地附近植物餵食倒地鈴紅椿象若蟲及成蟲,以了解其食性,並做為實驗室分齡飼養時的主要食物。採三齡以後若蟲及剛羽化成蟲進行實驗,發現使用棲地附近選取的植物餵食時其死亡率變化並不顯著,但只使用單一食物餵食時死亡率較高,因此在實驗室飼養時建議採倒地鈴果實和咸豐草花混合餵養,並且每日更換食物或使用扦插植株。實驗時發現冬季倒地鈴紅椿象大多數成蟲翅退化無法飛行,非常少數仍然擁有且能飛行,但至六、七月棲地觀察時發現長翅型數量大幅增加,成蟲長翅和短翅的數目會隨季節而改變。研究過程中發現圖書館中有關專門研究椿象的書籍較少,希望本篇報告能引起更多人投入椿象世界的研究;七月時學校利用暑假時間進行校園美化與整理,將倒地鈴紅椿象棲地的『雜草』清除,如此不僅使得綠色植物消失,生活在其中的大部分消費者也遷徙他處,對於生活在此生態系的生物來說真是一場浩劫,我們向學校老師反應後總算保留部分椿象的棲地,希望這個實驗不僅使我們瞭解倒地鈴紅椿象外,也能提醒大家棲地保育的重要性。

生石頭??-草酸鈣結石溶解度的探討

實驗證實:富含草酸與鈣離子的食物共同食用,並不會增加體內產生結石的機率、在檸檬酸根與鉀離子出現時或加熱,皆會使草酸鈣的溶解度變大、在磷酸根離子出現時,會使沉澱量變多,增加結晶體的量。患有草酸鈣結石的病人,可服用含鉀離子、檸檬酸根離子的食品或是藥用抗壞血酸來預防結石生成、若多食用富含磷酸根的食物,會使鈣離子與磷酸根結合成磷酸鈣形成晶種,使結石產生機率上升。

沖沖沖!石頭石頭我不怕~探討水的力量對大自然的災害及其防治之道

為了探究「水的力量」對大自然的影響,本組以抽水馬達、水位控制器、連通管、三通開關、大塑膠盆及電子秤等儀器,組成「水流沖力控制儀器」。實驗中:測得水位高度和水速平方成正比,而與出水口孔徑大小無關;以直立電子秤測得水的沖力與水速平方成正比;利用小石頭製成河床,並以密度與石頭相近的正立方體鋁塊受水流沖擊,推測出沖走鋁塊的最大重量和水速四次方以上成正比;利用陶土混水製成不同密度的泥漿,模擬土石流的流動情形;設計了梯形、倒梯形、河壩、倒河壩及丁壩等五種河道,測試發現河壩型河道最能減緩水流速,明顯地降低水流的沖擊力;改做不同階梯密度的減速模組,並以軟體Tracker輔助分析,得知低密度階梯減速模組,減速效果最佳。

會發電的夾心餅乾(致冷磚發電)

從科普文章中得知道“當兩種不同材質的導體或半導體相接形成迴路,且此兩個材料有溫差存在時,此連接的迴路會產生電位差與電流。我們突發奇想,如果將致冷片製作成日曬發電磚,結合水塔水流管散熱,那麼太陽曝曬外牆的熱經由發電磚就能發電。我們將四片致冷片、銅片和一些材料製成發電磚並進行熱源模擬及冷面散熱,實驗數據證明當有溫度差25℃時的1米平方大小的發電磚可有90W的發電功率,即0.09度(KWh)的發電量。進一步加上電子升壓電路模組及一些電子元件,將此實驗結果製作幾個實際應用案例,來點亮LED燈板; 手機充電; 溫差動力小船及溫差發電手電筒等。在未來當致冷片材料的熱電優值(ZT)有突破性的提升時,用致冷片發電是具備環保且商用化的發電方法。