全國中小學科展

國中組

鬼斧神工的風化窗

大自然是一本多變化且內容豐富的百科全書,不論是無垠的沙漠,浩瀚的大海,都孕藏了許許多多的奧祕,因此激起我們接近她的興趣。在一次老師領導的墾丁國家公園自然景觀實察中,發現了許多形狀變化多端,猶如一個一個窗戶排列在岩石上的小洞穴景觀,經過老師的指點及查閱資料後,明白這就是「風化窗」地形景觀,在好奇心及對環境景觀的關心下,我們決定同心協力地深入探討她的奧秘。

生命之源-水的電解研究

本研究是在探討影響〝水電解實驗〞的各項變因(一)探討不同材質作為電極的差異性,一般的金屬片(如 Fe、Cu、Zn、Ni 等)都屬活性電極,通電電解時,可能參加反應,而不銹鋼則因它的特性耐腐蝕,非常安定,導電性好等諸多優點,很適合做電極棒。(二)一般電解質水溶液的濃度越高,導電效果越好,電流量越大。0.75M 的氫氧化鈉是水電解實驗時最佳的電解液。但稀硫酸、氫氧化鈉二種電解液的濃度超過 0.75M 後,溶液的導電效果變差,電流量反轉下降。(三)一般而言,電極棒越粗越長,因接觸面積大,電流量會較大,氫氧生成量也會較多。電極間距越小,電流量越大。(四)電解液溫度越高,電流量越大,氫氧生成量也越多。在 25℃常溫下, H2/O2的比值最接近 2,最適合做為電解溶液的溫度。(五)電解質水溶液電解前後,正負極的 PH 值會改變,正極會減少,負極會增加。(六)針對傳統電解裝置的缺點,製作出改良式的電解裝置,使在操作上更方便,更精確,收集氣體也更安全。

對聖誕紅葉變色的探討

在點綴大自然的一片詩意中,功勞最大的應該算是植物界各式各樣而又多彩多姿的顏色了。然而在這些鮮豔美麗的顏色背後,卻都隱藏了生物界某種神秘而又複雜的構造,值得我們細細的去思考探索。而在此眾多色彩繽粉的植物中,最令我心怡的便是聖誕紅這種廣為人所熟知的植物。可是我們是否想過聖誕紅葉為什麼在特定的時期內才會變色呢?促使其變色的主要因素及過程是什麼?而變色對其生理的功用和影響又是什麼呢?現在就讓我們動手一起來研究吧!註:聖誕紅( Xmas Flower )又名一品紅、猩猩木及向陽紅,其學名為 Euphorbia pulcherrima )屬於大戟科 Euphorbiaceae 是落葉灌木,原產地在墨西哥,中美等熱帶地區,但在臺灣等副熱帶地區也能生長並繁殖後代,株高可達 3 ~ 4m ,葉呈卵圓形盾狀有柄約 8 ~ 1 4 cm 長且邊緣有波狀淺裂菱角。苞呈深猩紅色,披針形多數叢生於枝頂,基部著生大戟花序 l ~ 2 枚,花期約 12 ~ l 月(在臺灣而言),折斷枝葉時分祕出白色有毒汁液,繁殖多採仟插法。 研究總目的:以各實驗、觀察項目之結果,推論並說明聖誕紅葉變色現象及過程背後所隱藏的最終原因和其中在植物生理學上所代表的意義。

油來油去,油成愁---建構油水分離槽模型

本校水溝中常出現油脂和菜渣,造成水污染。因此,我們利用油會浮在水面上的現象,並透過對槽的數目、排水管長度、排水管裝設的高度、排水管到出水口的距離、排水管的個數、油水的溫度、沙拉脫的使用、油水比例等各種可能影響油脂截留的因素進行探討,而設計了油水分離槽來截留油脂,並觀察實際運用於學校的情形。經由本實驗結果,油水分離槽確實能夠達到油脂截留的效果,而此油水分離槽模型,每秒可處理的污水約 16.6 ml/sec,有效率可達 97%以上,當應用於其它設施的污水處理時,可依需求,以此模型為依據,放大比例使用。

磁場對水果電位影響之探討

在日本東北尖端科技有限公司所推出的奇蹟農場的音樂栽培室內所做的實驗數據,顯示植物隨磁場南北極和磁力大小會有不同反應,尤其是剛發根時,有促進生長的現象。用流經強力磁場的水來灌溉,好像對植物根的滲透性較佳。且種植在高壓電下方的農作物長得比其周圍的來得快,這是可能受到電磁場的影響。黃美慧在科學眼雜誌上看到此篇報導,回校與鄭人魁等同學討論,「磁場及電場真的會影響植物的生長嗎?」且日本早稻田大學理工學院的三輪敬之教授說:「音樂可以引起植物的電位變化,產生離子的傳導。」音樂可以改變植物的電位,那表示植物具有電位,才會受音樂的影響。那水果具有電位嗎?其電位會受磁場的影響嗎?四位同學認為猜測不如實際行動,決定馬上測試一下。

超越極限的越野蟑螂車

在本研究中,我們想要模仿蟑螂特殊的行走方式來製作可以在各種地形以不減速的方式前進的機器車!在日常生活中,常常看到蟑螂在廚房或垃圾桶旁邊,當我們驚嚇到蟑螂時,蟑螂會非常快速的跑走。蟑螂一般的爬行速度約為1 公分/秒,但在快速行走時,至少能夠約30公分/秒,可見蟑螂之靈敏運動體系,可用於機器車的研究及模擬。

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。

廢乾電池大變身

我們拆解廢乾電池內容物的三個部份為:碳棒、鋅殼、黑色乾燥或膠狀物質。除了將回收「碳棒、鋅殼」重製電池再利用外,我們還承襲本校已研究出的「微形電解電鍍實驗」以取代耗材、污染性高的傳統實驗。我們也創新的研究出將廢乾電池內所有的「黑色廢材混合太白粉」,製成可以取代傳統酒精燈「當熱源的燃料」及獨創「以燃料片當熱源的加熱系統」設計;「黑色廢材混合白膠、廢紙、洗米水」,製成「可遮陽防曬的窗帘」;檢測黑色廢材內含錳化合物的催化能力,設計改進傳統雙氧水以二氧化錳催化製氧的節能實驗。我們不只讓廢乾電池的廢材回收率高達90%以上,我們還結合其它廢材組合成可再利用及環保減碳的實驗設計。

花豆子菜對其幼苗初期生長的研究

鹵素活性大小比較的設計與廢液處理

在國中理化課本第二冊第九章我們學到了一些重要元素的性質及反應,尤其在 9 - 2 節有關鹵素的示範實驗,覺得又好奇又喜歡,它係利用四氯化碳溶劑使反應物產生各種顏色的變化來比較活性的大小。雖然動作簡單但總覺得不順手。而溴碘等之製備並無介紹,以及實驗完後混合液及餘氣應如何處理或回收並無加以指示,因此為配合政府環保政策就在老師的指導下以此作為研究的主題並加強環保之工作。