全國中小學科展

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國中組

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。

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。

環境對小豆苗生長的影響

偶然發現綠豆苗生長受到風吹而歪斜,使我好奇是否環境會改變其生長速率?嘗試以溫室栽培、風吹時間、加入自製二氧化碳?等觀察豆苗生長。成長初期,莖成長速率大於葉、子葉上軸成長速率大於子葉下軸。葉片氣孔的生理時鐘:8:00~10:00 開張率最大;13:00~15:00 氣孔關閉避免水分過度蒸散;傍晚進行另一次氣體交換。17~28℃,莖以0.782cm/日成長、葉以0.4811cm/日成長。溫室的豆苗生長最快,氣孔密度大且開張率高,可能因高濕度使氣孔持續張開進行氣體交換;不加二氧化碳實驗,葉片大而捲,乃植株徒長。長時間受風吹的豆苗生長最遲緩。研究發現較大濃度的二氧化碳雖可加速植物生長;但是,二氧化碳濃度過高反使植物生長遲滯。希望藉由本研究內容能喚起大家對全球暖化危機的重視。

鐵杵磨成『鏽』花針

以日常生活中常見的化學變化『鐵生鏽』為主題,研究在不同的環境中發生反應:以相同量之鋼絲絨,改變周遭的液體(酸鹼性)、溫度、色光照射、以及磁化等變因,進而瞭解在不同的環境下所造成鋼絲絨生鏽速率的快慢。最後得到在酸性環境、高溫、藍光照射以及未經磁化的鋼絲絨反應速率較快。

土生土長—蚯蚓種類與土質分析

本研究於林口地區進行土壤土質與蚯蚓族群的探討,分析各地區土壤土質並與蚯蚓數量進行比較。研究結果顯示,林口各地區的土壤酸鹼值平均為4.7±0.9,校園中的覆土酸鹼值平均則為6.9±0.3。挖掘到的黃頸蜷蚓比例多半大於50%,在紅土中為優勢種。除植物覆蓋率之外,蚯蚓數量與單一土壤土質變因沒有太大的關係,推測為土壤各項因素交錯影響所致。而林口地區蚯蚓數量除人為活動較多的菜園外,其他地區數量皆少於非紅土地區,且種類也較少。本研究所繪製的校園蚯蚓地圖可作為本土生態教材,讓在地學子更了解在地的環境,也顯示目前外來種入侵紅土地區的嚴重性,後續可朝外來種防治來發展,未來希望能進一步探討生物因子對蚯蚓的影響,綜合分析最適合蚯蚓生存的環境。

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。

從拼盤看費氏數列及費氏馬的捷徑

暑假時我們幾個同學想研究一些數學課外讀物,就向老師請教,老師建議我們去做比較有意義的學習,如製作科展,並提供一個方向-費氏數列,告訴我們:九大行星的距離、鸚鵡螺的螺旋角度,都和費氏數列有著微妙的關係呢!鼓勵我們費氏數列是一個大寶藏,只要花心思,很少會空手而回。於是開始展開我們研究的系列,蒐集往年的科展資料,上網路查詢,到師大數學系圖書館翻閱雜誌,到書局翻書找靈感.....,開始研究這一串神奇的數列。

撞球台上的黑盒子

由於受到學習經驗的影響,我們理解可利用鏡像作圖,找出撞球台上從某一點「繞球台」撞至另一點的第一碰撞點位置。但面對真實撞擊時,就會覺得當判定用的線段落至球台外部時,會使得撞擊方向的確定更為困難。我們希望找出可將所有判定因素拉回球台上考慮的方法,以提高理論的應用性。 我們針對以「對邊連續碰撞」與「繞球台」兩種方式,撞擊母球至另一指定位置的撞擊方向進行討論,從少顆星探討到多顆星,從「對邊連續碰撞」探討到「依序繞球台」再到「非依序繞球台」,透過不斷試驗、推證與修訂,確立了「對邊連續碰撞」的簡易撞擊方向判定法,並證得以「黑盒子中心」找出判定「繞球台」撞擊方向的理論。依據推得的理論作圖,可得出P點繞球台n顆星撞至Q點的初始撞擊方向,若依此方向將P點撞出,則點P必能撞至點Q位置。

TheColors-光與顏色的關係與其在噴墨印表機上的應用

在國中理化中提到,紅、藍、綠三原色光,吸收、混合後可以合成其他顏色的光。但實際上,單波長光的顏色;以及課本實驗中,藍光照在綠色片上所呈現的顏色偏差(藍綠色,非黑色),便無法以此理論解釋。因此本研究計畫藉由 SP20 分光光度計能在可見光範圍偵測樣品對各波長光線吸收度的功能。捨棄光的三原色過於簡化的說法,以實際測量各有色樣品(濾光片、化學藥品、噴墨印表機墨水、實際列印投影片)所得吸收度曲線圖,重新解釋顏色的呈現。了解顏色是人類對光的感覺,而不是光本身的性質。並在完成對彩色噴墨列印樣品吸收度的基本測試後,設計以印表機、軟體、墨水顏色、濃度深淺為變因、交互搭配的 334組實驗,比較印出成品的最大吸收度比例與原先在電腦中設定顏色濃淡比例的偏差值,找出最能真實列印出顏色濃淡的組合,實驗結果顯示:印表機方面:HP 670C、Epson Photo EX表現最佳。軟體方面:CorelDRAW,Photoshop,Photoimpact 表現平分秋色。

翹首振翼-再次得力

傳統的薄翼迷你偵察機為了兼顧質量輕及升力大,因此薄型機翼都使用低展弦比機翼,但此偵察機因旋轉力矩小,飛行時不穩定。第一代的風洞,我們改良出了小面積、高展弦比且升力大的機翼,雖升阻比逼近但升力仍無法超越原先偵察機,因此進行第二代改良。第二代採改良式的風洞,獲得更穩定氣流,改良式測試架,可測出拍動式單組及雙組機翼。骨架及形狀對於升、阻力有很大影響,漸縮比0.5的機翼有較好的升、阻力。由測試中發現上反角變大,雖升力下降,但阻力也大幅減小。然後加入振動機翼,並使用兩副機翼,結果升力大幅提昇,且遠遠超越第一代機翼,若改良成雙翅振動的偵察機,將擁有更卓越的機密性,對於軍事的搜索或人質的救援,必定有更佳的效果。