全國中小學科展

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國中組

兩平面鏡任意夾角成像公式推導

若有兩平面鏡( 面鏡I、面鏡II ),兩面鏡間夾角為α,物體與兩面鏡交點連線段與面鏡I的夾角為β (α、β單位為「度」)。在已知α、β的情況下,算出所能形成的最多像數,利用數學輔以所自行撰寫的C語言程式推導公式。

螻蛄

有一天,我跟爸爸到菜園澆水,啊呀!不好了,靠近田埂的一片菠菜怎麼顯得凋萎?還有啃斷的是不是被菜蟲吃了呢?但很奇怪,我卻找不到蟲,爸爸看了一下,漫不經心的說:「又是螻蛄…… 」。 科學研習的時間,我請教了老師,他告訴我們說:「「螻蛄 」 是一種很奇特的昆蟲,白天牠躲在土中,晚上才出來為害農作物 ……… 。 』 大家聽來很有趣,於是和老師商量,今年的研習專題以「螻蛄 」為題目,經大家同意,既展開這次的研習活動。

鈦白粉也發電--染料敏化太陽能電池之相關研究

在本實驗,主要針對染料敏化太陽能電池的幾個變因來研究:染料、二氧化鈦膜厚度、電解質pH值、電解質組成比例以及光源照度對染料敏化太陽能電池光電轉換的影響。染料部份,採用了葉綠素、花青素、甲基藍、汞溴紅四種染料來比較,未染色為對照組。結果以甲基藍的敏化效率為最佳。在二氧化鈦薄膜厚度時,發現較薄的膜有較高的光電轉換效率。電解質pH值方面,發現酸性與中性的電流傳導效率較佳,鹼性則偏弱。此外,我們亦發現波長較短的光對染料敏化太陽能電池的電子電洞分離效果較佳。我們藉著控制電解質中碘化鉀的濃度,試著改進其電流傳導性能,結果發現在重量比(wt)為碘/碘化鉀/水(1/X/10)的系統之中,X約等於10-13有最佳的表現。在光度曲線方面,將自製太陽能電池以不同照度測試其電壓、電流值,電壓電流均隨照度增加而增加,發現電壓值在超過12000Lux時會突然下降。最後,我們測試了染料敏化太陽能電池的壽命。發現染料敏化太陽能電池的電壓/電流值在48小時內無削弱的趨勢。在補充實驗裡,我們嘗試了以二氧化鈦膜的大小為變因,觀察其光電流密度的改變情形,並比較各種鍍膜方式,以找出最經濟的鍍膜方法。

低脂冰淇淋與物理的火花

本研究探討不同因素對冰淇淋的影響,從成分、減少油脂含量、打發鮮奶油著手,並研發簡易測量方法——利用位能、摩擦力等科學概念測量硬度,讓數字客觀地說話,研究製作出步驟簡單、少添加物且低脂的冰淇淋。研究過程中我們對於冰淇淋相關知識,如成分、製作技巧等,以及能量、摩擦力的概念有了更深刻的印象。 利用本實驗結果推算出「冰淇淋函數」,在同油脂量冰淇淋不同溫度下得到對應的硬度(摩擦力),及最後找出同溫下不同油脂量的冰淇淋所對應的硬度(摩擦力),可客製化適合不同客群的冰淇淋,並且利用打發鮮奶油時間降低冰淇淋的油脂含量,研發出低脂冰淇淋。

魔笛機密

本作品在於探討陶笛音階變化的變因,並利用石膏粉根據所推得的原理實作出石膏笛。本研究中,我們了解了影響陶笛音調高低的變因有:(一) 氣切孔面積越大,音調越高。(二) 指孔的面積越大,音調越高。(三) 空腔越大,音調越低。另外也得到了幾個觀念:(一) 指孔開孔的位置不會直接影響音調的高低。(二) 陶笛的音調高低,和指孔開孔的數量無關,只要開孔總面積相同,音調高低即相同。(三) 空腔愈大,開孔要更大才有較大的音調變化,但開孔太大即無法吹出聲音,因此空腔愈大,音域愈小,這也是為什麼市面上的陶笛都小小的原因。(四) 根據空腔大小、氣切孔開孔的面積,可以找到指孔面積與音調的關係,即可實作出一支石膏笛。

光對單子葉及雙子葉種子發芽的探討

在生物課本上冊第 32 頁學過豆科械物發芽後子葉的重量隨生長日數增加而減少,幼苗的重量隨生長日數增加而增加,依我們看到晨家所種絲瓜、稻米、玉米等是否也如此,並且連想到光對種子發芽後的生長有否不同,因此就在老師指導下共同作下月的實驗。

拍出液體的表面張力

液體從滴管口被擠壓出來的液滴,形成「水滴狀」,這是液體表面張力作用的結果。我們感興趣的是在不同液體的表面張力作用下,所形成的液滴形狀和張力大小的差異。我們的研究使用「拍照法」測量液體的表面張力,實驗誤差在16 %以下,是一種創新和準確的測量方式。藉由此方法我們研究影響液體表面張力的因素,使用純水測量「溫度」和表面張力的關係,結果顯示:溫度愈高,其表面張力愈小;溫度愈低,其表面張力愈大。其次,我們使用離子化合物水溶液 (NaCl(aq)、KCl(aq)、CaCl2(aq)),測量其「濃度」和表面張力的關係,我們發現:其濃度愈大,表面張力愈大;濃度愈小,表面張力愈小。最後,我們使用醇類水溶液 (CH3OH(aq)、C2H5OH(aq) 、C3H5(OH)3(aq)) 測量其「濃度」和表面張力的關係,結果發現:醇類水溶液的濃度愈大,表面張力愈小;濃度愈小,表面張力則愈大。

自動路邊停車系統原理探討與設計

在地狹人稠的台灣,停車位不足,常讓駕駛人在尋找停車位的過程中常讓駕駛人分心而肇事,停車位的狹小也考驗駕駛人的停車技術。樂高公司NXT機器人的超音波感應器可以用來測量物體的距離,而且NXT的伺服馬達可以很精確的由程式控制轉動,所以便想用樂高機器人來模擬汽車,探究自動路邊停車的奧祕。 經過不斷的觀察與測試後,終於能以模擬車模擬自動停車,雖然功能與人工停車較差,需要較大的停車空間。但若能提升超音波感應器功能,配合程式修正,相信一定可以提升自動停車的功能。

魔力?膜力!泡膜形變力之研究

我們觀察到泡膜使光纖線彎曲變形。因此,本研究目的在觀察泡膜張力測量過程的變化情形。結果顯示: 1.清潔劑泡膜面積越大張力越大,但達一定面積(10 *10cm)以後,張力維持在一定值(0.027gw/cm)接近理論值(0.028gw/cm),可排除泡膜重量造成的誤差。證明:測量「水面對泡膜的拉力」計算表面張力,是簡便可行的測量法。 2.水面對泡膜拉力的大小與水面對框架的鉛垂寬度有關。 3.泡膜高度超過7㎝時,會使表面張力變大,應是超過毛細現象的高度上限,泡膜變薄,表面張力變大。因此,藉泡膜張力可觀測毛細現象。 4.泡膜張力可以微量天平法或光纖線入射光吸收率法進行簡易的測量。運用本研究之表面張力簡易測量方式,可測量膠態溶液的濃度或是觀測不同泡膜間張力之合成模式,提供薄膜塑形技術之改良。

揭開皮賽里爾聯節器之謎

一年級時,在圖書館借閱一本科學叢書,其中介紹了"皮賽里爾聯節器"。當時感到好奇詫異,不知所以然地感到萬分困惑。而且書只介紹其現象及形狀,並沒有講解原理。現在已經學了些粗淺的幾何學及代數學,又在一次偶然機會中重新看到此書,因此激發了我們揭開它謎底的決心。