全國中小學科展

國中組

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。

寒暖霜晶透春秋~探索天氣瓶

本篇報告從天氣瓶的基礎認知著手(第一部分),藉著增加天氣瓶的鹽類、藥用酒精之含量(第二部分),找出每一種物質對配方溶液的影響;接著減少水分,發現水分對天然樟腦藥用酒精溶液的析出溫度有增加的趨勢(第三部分)。由前方探索,我們用找到的規則性,製作對二氯苯藥用酒精溶液,並添加水分,增加析出溫度,做出第一種系列結晶溫度的水晶腦天氣瓶(第四部分),最後找到萘片結晶相關條件:在酒精中增加丙酮,減少析出溫度,終於得到第二種系列結晶溫度的萘片天氣瓶(第五部分)。 以原配方天氣瓶為主軸,統整查詢的資料,改變不同的物質,我們發現不同天氣瓶的內容物溶劑比例對析出溫度有規則性,可以推算公式,做出各具特色的美麗天氣瓶。

你會製造漂亮的晶體嗎?

在化學第一章中提及精製食鹽得到正立方體形的精鹽晶體,引起我很大興趣,於是我間理化老師:「是否各種晶體形狀皆是正立方體呢?」答案為「否」。我又問:「能自製否?」答案為「能」。有一天我與幾位同學去逛書局,在「物理科學叢書」中,找到一本與晶體有關的書,終在老師指導下,展開「科展」。

凸n邊形完美分割線的尺規作圖與數量探討

本研究的規則:以尺規作圖的方式,作一直線L將凸n邊形的周長與面積同時平分。若直線L存在,則我們稱L為完美分割線。我們得到以下成果: 1. 對於具有內心的凸n邊形,其完美分割線必過其內心;不通過內心的直線必不是完美分割線。 2. 利用等周線移動產生的面積變化,我們簡單的證出:凸n邊形必存在完美分割線。 3. 利用研究出的[完美分割線畢氏作圖法],可作出凸n邊形的所有完美分割線。 4. 對於非平行凸n邊形,當等周線通過頂點,必存在「順坡」與「逆波」移動兩者之一。利用此結果,我們創造出「最多順坡移動建構法」,證出:最多有 個「順坡移動」。進一步證明出:最多存在2n-3條完美分割線。

利用廢水、木材紙漿廢液培養酵母(小球酵母)的研究

去年暑假,老師帶我們到市郊郊遊,在鄰近大肚溪,右到台灣化學織維廠(台化)的一條排水溝理,每天任其不斷往溪中排入人量的廢水,將使各種水生生物無法生存,進而造成嚴重的水質污染,影響附近居民健康,衛生至鉅。回到學校,白同學老問師可用什麼方法解決此種人量廢水的汙染及利用?老帥告訴人冢:在國外對此種廢液早有同收利用的研究,而我們不但未加利用,反而任其放流於河川或海口附近,直接造成公害,實屬遺憾,又可惜。有鑑於此,找們取台化木材紙漿廠廢液,用物理、化學方法處理後再趕生物方法處理,如此不但可以降低廢液中之 COD(化學氧邀求量)以減少公害,又可將廢液轉變成能生產其有價值的單細胞蛋白質資源,實為一舉二得之效。於是我們就地取材利用社會資源,帶回了木材紙漿廢液來培養酵母進行以該種廢液培養酵母生產單細胞蛋白質的實驗。

飛機草上的寶石---花金龜生態之初探

本研究以本鄉常見的日行性甲蟲:東方白點花金龜(Protaetia orientalis)及藍艷白點花金龜(Protaetia inquinata)為研究對象。兩者成蟲外型、習性和棲息地點皆很相似,容易造成混淆。東方白點花金龜的數量較佔優勢,而藍艷白點花金龜的體色具有較高的多樣性。兩者有種間交配的行為,但不能確定能否繁衍下一代。在本鄉,外來種的昭和草和翼莖擴苞菊是成蟲重要的食物來源。成蟲為日行性,有趨光性。野生幼蟲以腐植土為食,但也可以用甘薯塊根和麥片飼養。兩種幼蟲皆以背部爬行,其朝上伸開的足可能扮演感覺器的角色。儘管不用足爬行,幼蟲仍有攀越垂直障礙物的能力。

酸鹼中和反應中和點之研究

國中化學第三冊十八章第一節介紹酸鹼中和滴定,以已知濃度之酸(或鹼)來測定未知濃度之鹼(或酸),但要測定正確之中和點平是件容易之事,只是靠著指示劑遠不能正確的測出中和點,於是利用課餘及寒假的時間邀約志趣相投的同學在任課老師的指導下,加以研究尋找出如何測定中和點比較正確之其他方法,經過了兩個多月的悉心研究、探討,終於找出了兩種方法,它們一一為(1)利用反應熱測定中和點。(2)利用電導度測定中和點。

「油」裡乾坤---實用油酸價與油色關係的新發現

在『油』的事件紛擾了一陣子後,我們將焦點轉回家裡常用的植物性油脂,研究最貼近生活的這個部分。內容主要是從油質老化試紙、酸鹼滴定測酸價、分光光度計測量光吸收度與自行設計的光敏電阻油色偵測裝置,去瞭解加熱時間與油質變化的關係。結果顯示:長時間加熱前後,橄欖油酸價都維持最高,但油色加深速率最慢(圖一)。不飽和脂肪最多的葵花油,酸價增加、油色加深速率最快。但只要添加維生素E,就可以蛻變成安定的油質(圖二)。高溫下,蔗糖在油中不到三個小時,變成焦油、黑碳,也使酸價、油色急遽升高、變深。油色是油質變化最明顯的證據,我們自創的光敏電阻油色偵測裝置,效果與高價位的分光光度計相近,能有效的偵測出油質的變化。

三角形內心、重心、垂心的另類推導

本文由三角形幾何開起動機,並結合力學的觀念,來推導幾個已知的三角形幾何,其中包括三角形內心、重心、與垂心,推導的過程主要是以力學中「作用在剛體上的三個共面不平行的力是平衡的,則它們的作用線交於一點」的結論來做推論,三角形內心以力的合成與力的分解兩部份做推論,三角形重心以六個相等力做推論,三角形垂心則以力的垂直分量相加來做推論,而這另類的推導也得到合理的結果。

異色芒草株-五節芒(Miscanthus floridulus)變色機制之研究

禾本科是台灣常見的野生植物,經觀察發現此科植物普遍有變色現象,其中以五節芒(Miscanthus floridulus) 的變色現象比例最高也最頻繁。本研究主要針對五節芒各部分出現的不規則紅色現象進行分析,探討其成分、推測原因並瞭解此現象對植物本身的生長影響。結果顯示,此現象分佈在五節芒的各個部位,變色成因與土質、土壤酸鹼度並無關聯,而是與水分含量有一定相關性,且針對化學分析後,證實此變色現象是單寧酸所致。從實驗結果推測,五節芒的變色現象可能是在植株遭受破壞後,為應對被傷口吸引而來的植食性動物所產生的防禦機制。