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國中組

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。

MnO4-(aq)在陰陽兩極游動實驗之改良研究

我們曾依國中化學課本第十三章「把濾紙放在載玻片上」,以0.05M 之稀硫酸溶液滴在濾紙上,使它與載片黏接,再將兩條導線上的鋼夾”分別夾住載片和濾紙之兩端”並將兩極分別接上電池組兩極,最後在濾紙中央放一小粒過錳醉鉀晶體 10 分鐘後,便可觀察到紫色的MnO4的游動,然而我們完全照著書中的方法進行實驗,根本看不見紫紅色的MnO4的游動。因此為了探究原因及希望更明顯的看到MnO4儀的游動,我們進行了以下的實驗。

如鷹展翅上騰–重新得“力”

傳統的薄翼迷你偵察機為了要在有限的空間裡,兼顧質量輕及升力大,因此其薄型機翼大部分都使用低展弦比(大面積)的機翼,但低展弦比的偵察機因為旋轉力矩較小且不能裝尾翼,所以飛行時較不穩定。於是我們利用自行改良製作的簡易風洞,改良出高展弦比(小面積)的機翼,也能獲到較大的升力,同時其升力係數比低展弦比(較大面積)的機翼更高,飛行也更穩定。實驗中,我們固定翼展長度和迷你偵察機相同,但降低機翼的寬度,我們發現不同機翼形狀具有不同升力,其中漸縮比0.5 具有較大升力及升阻力係數,但升力仍比低展弦比機翼小,於是改變機翼弧度及弧翼高度,結果我們發現高展弦比的弧形機翼及1/15 的弧翼高度,居然也能獲得比低展弦比機翼更高升力及更大升力係數,大幅提昇薄翼迷你偵察機的升力以及更穩定的飛行。而且高展弦比的機型也更易偽裝成類似老鷹之類的動物,能像老鷹一般展翅上騰獲得更大升力,如此,不僅可以使軍事偵察更加隱蔽,更可用於警方攻堅時對於人質情報的收集、山區搜救,或是自然景觀的調查等等,將來更可以應用於輕航機的機翼,使輕航機的飛行更具穩定性與安全性。

形中有形

利用GSP(動態幾何繪圖軟體)協助探討正n邊形對角線相交所圍出圖形的性質與邊長關係,並利用正n邊形對角線與邊長的比值來探討正n邊形內接正m邊形其邊長關係,並找出其規律。

風兒多可愛─擋風牆的設計與應用

聯課活動時,我們參加科學研習組,老師帶我們去參觀台中港,想要了解港灣設計。路途中,強烈的東北季風使我們的腳踏車幾乎無法前進,我們心想:住在海邊的人真是不幸啊!到了台中港,裡面的港灣技術人員一一為我們介紹,走到兩座像馬的貨櫃架前,談到最近因為東北季風的影響,使得貨櫃架無法順利作業,貨櫃船停留的時間過久,影響了台中港的營運。回來之後,我們決定著手展開「擋風牆的設計與應用」這項研究工作,以期有效控制沒有污染的風能。

冷凍食品保存法的研究

在我們家裡,有許多新鮮食品(好比:豬肉、魚、蝦等)在冰箱內經過二星期冰藏後,味道與新鮮時有些差異,這些現象讓我產生了下列問題:(1)食品放置冰箱為何仍然會腐壞呢?(2)冷藏前後怎樣處哩,更能保持新鮮?(3)冷凍溫度愈低是否愈能保鮮?(4)冰箱溫度的變化會不會影響新鮮度?上述各種問題,我決定以草蝦為研究素材,近已研究如何延長冷凍食品保存期限,因此在媽媽的協助下,我向老師、專家們請教,它們都盡力協助我對冷凳食品保存法,展開一連串的研究。

滑動摩擦

去年五月三十日在談文車站所發生的大車禍,據當時的報紙報導,特快車的司機發見前方軌道上停著快車時,即時剎車,但因衝力太大,火車滑行了一段距離也不能停止,而迎面相撞的。目前交通發達,車速又快,我們常常看到在路上快速行駛的汽車、機車,緊急剎車滑行留下的黑色痕跡。我們曾經驗過,在雨天路滑,或在路上踩到香蕉皮滑倒的現象。此外以鋼筆、鉛筆、毛筆寫字等都是滑動摩擦,這種滑動摩擦,在我們生活中關係很深,但在物理課程,摩擦力單元,只提到最大靜庫擦而巳。為了多了解摩擦現象,我們做此研究。

愈走愈來電-腳踩發電機之研究

全球暖化愈來愈嚴重了,當大家開始注重環境保護及能源的開發時,日常生活中的能源更要善加利用。人們每天上學、上班、逛街或郊遊,皆少不了走路,若能利用走路來產生能源,確實能減少電力的消耗呢!在實驗中,將先研究原理和腳踩發電機最類似的手壓發電機的構造,觀察其電壓及電流,並依序利用二極體和橋式整流來調整它的電壓及轉換它的電流,最後接上可穩壓的電容,裝置在鞋底,就製成了能讓電池充電的「腳踩發電機」了。

「救」在煞車瞬間

為了讓在行駛的車子能夠更安心的上路、遊玩和快快樂樂的回家,我們想出 2 個 SPECIALIDEA 可以讓行車更為安全,肇事機會變低。

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。