全國中小學科展

國中組

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。

單振動的合成

實驗單擺的擺動過程中,有一次縮短擺長時,我們從中間,用另一細線懸起,則線形變為Y字型,此時發見Y字型的擺動與單擺的擺動不同,好像很複雜。而引起興趣,因此開始研究。

黑色加白色=彩色(顏色混合的奇特現象)

實際去觀察及測量旋轉中的圓盤,會發現黑白相間的圓盤在高速旋轉時,轉速到達某些速率時會出現彩色的圖案,這並非視覺疲勞的結果,而是實際出現的色光。而且,使用的光源不同,出現的顏色也會有變化,特別是使用螢光燈會格外明顯。在光的合成,一般認為白光可以分解為多種色光;但是,實驗的結果,產生彩色的位置是在黑色部分而非白色部分,我們以光度計實際測量照度,結果確實十分特別,證明了色光是確實存在的而非以往所認定的視覺的錯覺或互補色。而有另外一種圖案的圓盤,可以在太陽光底下看出有彩色的圖案出現,那又是另一組不同的現象了。

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。

紫外線,不要抹黑我

炎炎夏日,防曬聖品又紛紛出籠了。但是,這些產品是否具有隔絕紫外線的能力,而可以達到遮陽防曬的效果呢?本實驗即針對此一主題進行深入探討。 我們的研究大致分為二部分:(1)以問卷調查方式了解台灣女性對防曬的需求情形(2)以E.coli存活率來表現不同防曬方法的效果。 在實驗部分,我們採用原核生物界的生物—E.coli(大腸桿菌)作為實驗的對象,它具有簡單、方便操作的優點,且此物種的細胞較不複雜,方便我們在實驗操作進行時能夠控制週遭環境以及各種變因的調適。 實驗結果我們發現:物理性防曬法普遍較化學性防曬法更有效果;而在市售具有PA值的化學性防曬產品中,其抵擋UVA的功效也有許多差異。另外,我們也測試了珍珠粉、蜜粉與奈米級TiO2對UVA的遮蔽功效。而由於照射到地表的紫外線以UVA為主,故我們的實驗皆針對UVA作探討,未針對UVB做研究。

神奇的鏡反數

我們每天都會照鏡子,鏡子之影像與自己是左右相反,那天突然把幾個特殊的數在鏡中反映,結果發現有趣的現象,例如: 這些數的平方與它的鏡子反映的數平方在鏡子中的反映恰巧相等。我們給這樣的數一個名稱“平方鏡反數”。我們起了些疑問: (一)怎樣的數才是平方鏡反數? (二)在自然數系中有幾個平方鏡反數?

亮不亮,有關係─LED在電化學的應用與溶液電導度特性探討

本研究用LED取代「電解質實驗」的鎢絲燈,來分辨水溶液為弱電解質或非電解質,發現黃光LED的效果最明顯,而最佳適用條件為溶液濃度低於0.01M,電源電壓在3.0V~4.6V之間;並利用此特性,配合「減量實驗」的設計,可達到減少實驗藥品浪費的目的。 此外還對溶液的導電性加以研究,發現(1) 離子運動快慢情形:H+>K+>Na+,OH->Cl->NO3-;(2) 溶液溫度上升電導度不一定增加,還要考慮電解質的解離情形;(3) 溶液離子濃度越高導電性越佳。 最後利用LED及溶液的電導度特性,來改善國中課本中「酸鹼滴定實驗」及「反應速率實驗」的觀察,以電導度的變化來了解電化學反應的進行,並進一步設計了「運算放大器電路」來呈現變化,以利教學上的實際操作。

空氣維他命(負離子)與電磁波之探討

本研究分成二部份。第一部份探討負離子,結果發現不同環境下正、負離子含量有很大差異,且負離子對植物及除煙均有正面效果。第二部份研究電磁波,我們測出了(1)各種電器在不同距離的電磁波強度,進而瞭解其安全範圍。(2)電磁波不利於綠豆生長。(3)手機電磁波實驗測出鋁箔紙、隔熱紙及備長炭布可有效隔絕電磁波50%以上,且隔絕物與電磁波偵測器的距離越大隔絕效果越佳。

文珠蘭葉片細胞「質壁分離」現象及其生態意義之探討

植物的枝條置入添加色素或鹽類的水中,會出現葉子枯萎、葉柄下垂的現象,此與滲透作用所產生的質壁分離現象有關。本研究將文珠蘭的葉片表皮製成玻片標本,分別滴加蔗糖、鹽類、重金屬溶液及有機溶劑,靜置 30 分鐘後在顯微鏡底下觀察並統計細胞出現質壁分離現象的比例。實驗結果發現,相同濃度的蔗糖溶液對細胞質壁分離現象之影響較鹽類及重金屬溶液低;溫度在 20℃?50℃細胞發生質壁分離的數目有隨溫度升高而增加的趨勢;但在溫度 0℃?25℃的範圍內,溫度越高,質壁分離現象反而較不明顯;比較不同部位的細胞,發現下表皮較上表皮的細胞不易發生質壁分離現象,保衛細胞「質壁分離」現象則較表皮細胞輕微;在不同生活環境的文珠蘭,細胞發生質壁分離的現象也有差異,生長在旗津海邊的文珠蘭,其葉片細胞的質壁分離顯然較市區校園栽種的植株需要較高濃度的溶液才會發生,此應與其對海風及鹽霧吹襲的適應能力有關。在滴加清水後回覆情形以蔗糖、丙酮較為良好,重金屬及鹽類離子較差。質壁分離現象在生態上,可作為研判植物枯萎究竟是因為環境的高鹽度、重金屬溶液或有機溶劑的影響,或是因缺水而導致;也可作為預測植物是否耐鹽及適合生存於高溫或低溫等環境的參考,更可作為選擇何種植物來綠化當地環境的指標之一。

剪不亂,理還亂-我就是不變心

三角形有一個多邊形缺角時,重心會產生偏移,如何切割截角,使得截角後圖形的重心回到原三角形的重心。這樣的截角稱為不變心截角。本研究將三角形的缺角分成六類,並成功找出不變心截角法則,完成此六類的不變心截角。 我們並探討不變心等積切割問題,就是當三角形有一個多邊形的缺角時,在另外兩個對應位置截去兩個與缺角等積截角的作圖方法。我們先完成正三角的不變心等積截角。再以正三角形為媒介,透過平行線之間的面積轉移,完成底:高為2:√3的三角形之不變心等積截角。以此成功的例子為基礎,我們找出並證明任意三角形不變心等積截角的方法,並成功完成缺角為任意多邊形的不變心等積切割。