全國中小學科展

國中組

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。

測量自由落體加速度裝置的研究

日常我們看到小石子、瓦片……等由高處落下時,速度越落越快,到底那樣快的速度,變化的情形怎樣?能不能測量?我們把這個問題請教老師,老師說:「由於自由落體加速度很快,要直接測量相當困難,一般都是利用閃光照相裝置、或是利用電鈴型計時器測量,但這兩種方法都有缺點」。我們聽了以後覺得既然這兩種方法有缺點,那塵我們能不能設計一套新的裝置來改良其缺點呢?因此我們做了以下的實驗。

色計瓢蟲---談六條瓢蟲的趨光及學習

以六條瓢蟲為實驗對象,探討六條瓢蟲複眼對於色光的感受程度,分別採用藍、黃、紅、綠、紫單色的led燈,這幾種顏色瓢蟲都可看到,且感受能力大小為(紫>藍>黃>綠>紅) ,顯示瓢蟲對可見的光線趨向於短波長。利用色光(非制約刺激)與電擊(制約刺激),做條件反射的建立,顯示出所有色光都能與電擊做有效的聯結,使瓢蟲選擇反向的色光。但短波長光(紫、藍)的聯結不若長波長光(黃、綠、紅)時間長久,顯見瓢蟲對於天生的趨性(趨紫光)有著難以改變的傾向,但選擇趨性(紫光及藍光)的時間變長,瓢蟲在選擇上有遲疑,顯示出趨光性跟制約反應雖選擇趨光,但制約反應有著一定程度的影響,而部份的學習聯結具有時距效應,隨著時間而遺忘。

花生米的能量到底有多少?

熱量是能量的一種,國中生物課中教我們用燃燒法測定食物的能量。當我們做生物課本的實驗 3 - 1 時,各組燃燒花生所得的能量均為 1 ~ 2 仟卡克左右,而我們知道脂質能量為 9 仟卡克,蛋白質為 4 仟卡克,資料上顯示花生米含有 45 %~ 50 %的油脂及 25 %左右的蛋白質,佔算花生米的能量至少有 5 仟卡克,老師說花生米的能量為 5 . 59 仟卡克。 為什麼按照課本的步驟操作所得的能量會這麼低呢?我們懷疑課本中的測定方法不夠精密,使一部分熱量散失。因此我們想將測定方法稍作改良,使正確的花生米能量計算出來。

小小晶球真奇妙!

我們利用兩種食品添加物-海藻酸鈉及明膠來模擬晶球在人體中的變化過程,以解開晶球在人體之謎。研究結果發現,此兩種材質濃度太高或太低會無法成球形,因此,海藻酸鈉膠球濃度須以1%、3%及5%;明膠膠球濃度則以25%、30%及40%,讓其在不同的酸鹼值環境下,進行測試實驗。而這些材質及濃度之下,呈現出較符合人體模擬條件的是海藻酸鈉膠球濃度3%及明膠濃度40%,因此,我們選此兩種材質及濃度度來進行模擬人體生理狀態之實驗,實驗結果顯示,明膠膠球由於會受限於溫度的影響,無法達到我們的要求,而海藻酸鈉膠球的實驗結果則較接近光泉晶球。因此,我們成功地模擬了晶球在人體中可能的變化狀況,讓我們知道晶球對於優酪乳中的益菌,真的發揮了相當大的保護作用哦!

巴斯卡三角形的推廣求任何自然數的n次方

本學期,在一個偶然的機會裏,閒逛書局時,看到一本書名畔“楊輝三角”的書,隨便閱覽了一下,也看不出所以然來,只覺得有一堆數字,恰好堆積成一個三角形,似乎蠻有趣的,而且其中第一階為 11 ,第二階為 121(恰為 11*2次 ) ,第三階為 1331 (又恰為 11*3次)…… 直到第五階( l , 5 , 10 , 10 , 5 , l )才不等於 11*5次,但是如果經過加法所運用的十進位以後,第五階即變為( l , 6 , 1 , 0 , 5 , l )即又可等於 11*5次了,其餘各階類推都如此,心想,這是否有種微妙的關係存在呢?如果我們把第-階變成其他任何自然數時,是否也有這種關係存在呢?基於好奇心的驅使,且在老師的指導下,總算研究出一些新方法及數字遊戲,一般人只要熟練九九乘法表,及加法運算,就可以利用此種方法,將任何自然數的n次方皆求出來了,以下即是我們的研究過程,供 大家參考。

由固體氧化劑之分解速率以探討最好催化劑及實驗室製氧之最佳途徑

將各種固體氧化劑(K2Cro4,KClo3,KNo3及Na2O2等四種)分別與金屬氧化劑物(CuO,Cu2O,MnO2,CaO,MgO,AI203,ZnO, Fe2O3, PbO及HgO等10種)混合加熱測定其分解速率然後加以比較

Sinker的秘密

我們因被伸卡球吸引著,而開始這次的研究,它的偏向原理,可由翰林版自然與生活科\r 技第五冊9-1 節的白努利原理解釋,首先我們從影片中分析王建民的投球動作、風格及各種\r 球路的特性,我們也量出球體的偏向距離,並估算出偏向力的大小,接著進行了下列三個研\r 究。一是球體旋轉方向和飛行偏向的關係,我們將球體和小馬達結合,並固定在彈簧上,讓\r 旋轉球體在有風流動的風洞中,即可看出球體的偏向。二是簡易發球器的製作,我們利用波\r 蜜果菜汁鐵罐、強力馬達及轉盤,讓快速旋轉的轉盤摩擦保麗龍球體的邊緣,球體可以快速\r 飛行並旋轉著,改變旋轉方向的角度,即可模擬各種球路。三是偏向力的測量,我們利用風\r 洞、電子秤、棒球和強力馬達結合及鐵架,可以找到偏向力的大小和風速及球體旋轉速度有\r 關,最後用得到的數據進行伸卡球進壘位置的分析。

「遇水則發…熱」--自熱包大解密

我們在便利商店看到一款「自熱火鍋」,發現裡面的自熱包,只要透過加水,在不用明火的狀況下便能夠將食材加熱甚至煮沸,於是我們便想要探索其中的原理。我們首先針對這個實驗設計了可以標準化測定、且可避免外界熱干擾,同時也能方便觀察偵測的「絕熱箱實驗盒」,接著進行自熱包的相關實驗。在其中發現自熱包中不只有只有生石灰的成分,還包含了鋁粉。藉由進一步的實驗分析,我們找出自熱包可以達到最佳加熱效益所需添加的最佳水量與自熱包的質量比。另外透過分析自熱包的加熱溫度曲線,找出其中成分的最佳配方,也探討如何透過改變包材,改變自熱包的發熱反應開始時間、有效工作時間,並探討如何避免氫氣的產生和爆炸的風險。

綠焰重生---落葉碳質燃料在熱電晶片發電應用研究

本研究收集7種落葉、混合9種及隨機取得3袋落葉,以1、2、4噸加壓成型及300℃、400℃碳化製成碳質燃料,並利用自製燃燒爐-水杯系統探討其燃燒特性。研究發現,葉脈比率較高者,粉末的大中顆粒比率、碳質/灰分比、水杯吸熱值與升溫速率等皆有隨之升高趨勢;葉質亦明顯影響碳質/灰分比與熱值,順序為:單子葉紙質>雙子葉薄革質>雙子葉厚紙質。製程方面,400℃碳化的碳質燃料其碳質/灰分比低於300℃者,但水杯吸熱值與升溫速率則明顯較優;提高成型荷重可使碳質燃料密度、碳質/灰分比、水杯吸熱值呈上升趨勢,升溫速率則呈下降趨勢,而以2噸較佳。經檢量推估,落葉碳質燃料燃燒熱值約4360~5888cal/g,與市售褐煤相近。落葉碳質燃料的最佳製程為2噸成型荷重與400℃碳化,並利用熱電晶片自製改良三代熱電小屋進行熱溫差發電,充分展現其發電潛能。