全國中小學科展

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國中組

一吐為快-讓蛤蜊吐沙吧

探討使用什麼溶液或環境能使台灣蜆(Corbicula fluminea,即河蜆、蜊仔)、文蛤(Meretrixlusoria,即蚶仔)及菲律賓簾蛤(Ruditapes philippinarum,即海瓜子)最快吐沙。(註:以上三種貝類在此均統稱為蛤蜊)在實驗結果中,我們可以發現台灣蜆在一大群聚在一起喝冷酒的情況下最易吐沙,而文蛤是在適量濃度的鹽水中最為活躍,海瓜子則是在米酒、鹽的最佳比例溶液中活躍最盛。

家禽飼養新方

台東地區工廠少,工業潛力小,務農者眾,大部份學生家裏,皆養有家禽,希望能培養出學生在實用科學上具創造及改良的精神,以提高農業經營上的利潤。

水管捲捲捲

「物理馬戲團」這本書有個實驗是,將水倒入捲成圓形的水管中,會流不出來,我們想研究這個現象。首先改變纏繞的水管圈數,發現上升水位會改變,而增加的高度與所繞圓柱體的直徑相等。改變圓柱體的直徑,發現圈數增加,上升水位也增加。而改變水管纏繞密度,則不影響實驗。將水管纏繞為橢圓狀,發現橫軸長改變,不影響上升水位高度;若縱軸長改變,則上升水位高度會增加。改變水管為波浪狀,發現影響上升水位高度的仍然是波浪垂直高度及波浪數目。 最後,探討過程中水管內產生的空氣柱,發現是導致上升水位改變的主因;而且,封閉空間的空氣柱,會符合波以耳定律。也證實,只要水管纏繞圈數夠多或纏繞的垂直高度夠大,的確會造成水流不出來的現象。

水族小霸王一螫蝦

如果你養過這種體色鮮紅的螯蝦,相信對於牠強大的破壞力及奇持的習性感到好奇,事實上這種外來種的螯蝦即可使水壩崩潰及破壞稻田生長,此外這些螯蝦居住的環境,更只有少數動物及螯蝦能生存。關於這些習性和行為及各種構造將以觀察和實驗的方式來求知,了解這群強而有力的外來螯蝦之特性。

迷你農場

家中如果沒有陽台、或是因為陽台方位關係,很有可能沒有陽光的眷顧,再加上如果家中有養殖動植物時,每當全家要外出多日時,那些可愛動植物也會因疏於照顧,等回到家時,植物早已枯萎、魚兒因缺氧及缺乏食物而奄奄一息了。為了一次解決多個問題,本組決定以「無人自動化」、「環保又節能」為基本考量,希望能夠利用取得方便的回收資源材料、可組合拆裝模組及應用物理課程中所學陽光、空氣、水三元素來自動維繫基本動植物生命,並實際導入日常生活中來進行驗證,當題目進入到收集資料轉化成資訊時,我們發現到許多前輩們製作水利循環系統都是只有從上而下,浪費了部份水資源,於是本組在製作過程中,目標不僅是完成一個可長期由上而下小小水利系統,並接續可以同時完成由下而上水利循環系統。

風起「潮」湧-以東石測站為例探討暴潮和颱風的關係

台灣地區常受颱風暴潮災害,本研究以嘉義東石潮位測站潮位資料及中央氣象局氣象資料來分析暴潮和颱風的關係,採用 2000 年至 2006 年間有發佈颱風警報月份的資料進行處理,將颱風路徑進行區分後,利用逐步迴歸與逐時剖面分析,得到暴潮和氣象因素的關係,並得到二點結論:一、不同路徑的颱風對東石測站發生暴潮機率有明顯的差異,其中沿台灣海峽北上的颱風路徑對研究地區影響最大且暴潮強度強,而由東向西穿越台灣中部進入台灣海峽的颱風影響居次。二、由颱風及測站氣象因素和暴潮的關連性,能大致掌握暴潮發生的強度及可能發生的時間,達到暴潮預測的成效。

兵蚜向前衝–社會性竹莖扁蚜(Pseudoregma bambusicola)之防衛行為

本研究是為了探討竹莖扁蚜(P. bambusicola)之兵蚜的防衛行為,並進一步探討螞蟻與蚜蟲之間互利共生的關係。結果顯示,兵蚜在族群中確實有型態上的不同,造成兵蚜有利於防衛的條件,且發現蚜蟲的防禦不一定需要仰賴螞蟻,除了螞蟻之外,還有部份種類的蚜蟲可藉由階級中的兵蚜來進行防衛,尤其是另一種栓葉安息香的造癭性竹莖扁蚜群,更能夠彰顯兵蚜群體中的作用。

約瑟夫數列的最後一章

所謂約瑟夫問題,就是有 n 個自然數排成一環狀,從頭開始,殺 1(個數)留 1(個數),求最後留下的數會是多少?該問題在台灣的全國中小學科學展覽出現多次(如表二)。而資訊界演算法大師 Donlad E. Knuth 在其著作 The Art of Programing,CONCRETE MATHEMATICS(具體數學),針對該數列作詳細的說明;但是,不論是歷屆科學展覽或是大師著作,對於該問題,都只是談及殺 1 留β或是殺α留 1。筆者本研究中利用獨創α分類、n 及 k 分類、F 函數、b 函數及循環節,將約瑟夫問題探討範圍提升至殺α(個數)留β(個數),求倒數第 k 個留下的數是多少?

光束中盤旋的精靈─層化液體中氯化鈉粒子的運動探討

本實驗以帶狀雷射光束通過溶液水體,形成一面放射狀光牆,溶液能讓雷射光產生散射,表示有明顯的廷得耳效應,亦證實本實驗溶液為顆粒頗大的膠體溶液。加上雷射光通過膠態粒子產生繞射,可以明顯看到光點粒子。 膠體粒子於一連續相中受到外界所施加的電位、溫度、或溶質濃度梯度的驅動,所產生之輸送行為,稱為泳動。本實驗將氯化鈉固體溶質溶於水,未經攪拌,水體內部呈現濃度梯度差,產生溶質運動的驅動力,造成膠體泳動時,有明顯光點顆粒沿著與濃度梯度垂直方向上升。 藉由錄影到的氯化鈉光點顆粒運動路徑,追蹤特定光點顆粒移動情形,根據觀察到不同光點粒子的運動模式,除了有向上移動之外還有橫式旋轉與直立式旋轉運動情形。測量固定距離各顆粒泳動所需時間,並計算光點泳動速度。不同橫式旋轉與直立式旋轉速度比,以及影像圖片資料,推斷氯化鈉運動粒子的結構型狀。 改變水的溫度,從低溫10℃時,顆粒緩慢垂直上升,逐漸增加溫度,光點顆粒明顯加快上升移動速度,且加快速溶解、沉降的畫面,驗證了自然課本的化學正逆反應速率的情況。溫度越高粒子能量越大,運動速度越快,正逆反應速率也越快。

靈魂之〝窗〞—一氧化碳自動感應救命窗之模擬測試

一氧化碳是燃燒不完全時所產生的氣體,它可以在數分鐘內使人致死。近年來有許多死亡案件都是關於“一氧化碳”中毒,在冬天裡更是常常聽到這些駭人聽聞的新聞消息。一般民眾總認為倒楣的事不會發生在自己身上,導致每年都會有因疏失而犧牲寶貴生命的事件,歐洲已經有立法嚴格規定每個人的家中都得安裝一氧化碳偵測器,而日本實施這項政策也有 30年之久。所以我們決定以電子樂高RCX和NXT可程式控制器相關零件作為研究基礎,結合市售的一氧化碳偵側器,組裝出更安全的“一氧化碳”偵測設施,進而模擬測試,期盼能推廣使用。有了一氧化碳自動感應窗,如果發生了一氧化碳濃度過高,就算是只有小孩在家,也可以減少意外的發生。