全國中小學科展

國中組

油膜實驗改進探討與新發現—棉紙線圈方格法介紹

油膜實驗是在化學課本第一冊第 89 頁的實驗 6-2 即是依據表面張力原理,利用硬脂酸的石油釀浴液,求取硬脂酸的粒子(分子)的大約直徑,在實驗的進行前後,同學們從出了很多類似的問題和疑點,諸如水深的問題、滑石粉薄膜問題、硬脂酸的擴展面積無法計算問題等等,這些在課入與老師的參考資料中,均無交代,因而引起了同學們探討的興趣與研究動機。

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。

電解質的導電分析及實驗教具的改良

在國中化學第十三章-電解質中提到,在比較強弱電解質時,應將溶液濃度、溫度、兩極面積及距離等控制一樣,可見上項因素會影響電解質導電情形。

nxn黑白棋盤面積之最佳分割的研究與推廣

本研究內容為:討論黑、白相間的棋盤方格,經一條直線分割後,取大塊區域的黑色與白色面積,如何尋求最佳分割線與最大值?過程中,我們利用平行移動法以及等面積法,成功的找出的最佳分割線與最大值的通式。再應用2x2、3x3的結果與方法,推導出2xm、3xm 相關分割,進一步推廣到nxm的相關結論。

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。

香菸中尼古丁含量之分析

近來報紙雜誌時常報導抽菸與肺癌之關係,在美國男人死於肺癌占癌症死者三分之一,在英國亦高達半數,同時,醫學界指出抽菸的五大危機: (一)吸煙者得癌症而死的機會比從來不吸煙者多110%。 (二)吸煙者患肺癌的機會比從來不吸煙有多7倍。 (三)吸煙者患肺氣腫的機會比從來不吸煙者多10倍左右。 (四)吸煙者患心臟病而死的機會比從來不吸煙者多103%。 (五)吸煙者腦的功能易受傷害,而且抽煙者噴出的煙霧亦危急鄰近不抽煙者,甚至抽二手煙患肺癌的機會比抽煙者大。 以上種種原因使我們決定著手去研究探討,分析香煙中尼古丁含量的情形。

光的奇「積」-探索地面海市蜃樓

經常會看到前方的路面像有一灘積水在那兒,但近走過去看時卻發現什麼都沒有。我們查看物理方面的教課書籍及上網搜尋資料,發現這種現象是由於地面上的空氣因溫度變化,導致光線在空氣中的行進方向偏折而產生的全反射現象,其原理與沙漠中的海市蜃樓成因是ㄧ樣的。 我們發現了高中組科展的得獎作品中,居然得到與上述完全不同的結論,就是:炎熱路面的一灘積水是由於地面的單向反射造成,並非為空氣的折射現象。這也就引發我們做此次科展的強烈動機。 從尋找地面海市蜃樓在何處,與不斷改善觀察工具開始做起,接著再與師長同學討論,將光折射的證據從1.改變觀察者位置的高低、2.溫差的影響、3.地面性質等三方面逐步探索,並以雷射光徑說明:白天地面的海市蜃樓是光折射所造成。

電解質溶液的異想世界-探討離子與磁場的交互作用與應用

經過我們努力的實驗後,我們發現:離子運動可以產生磁場,離子運動時會受到磁場作用而受力轉向。離子電流的磁效應,其關係式 ,其中I為電解質溶液電流,d 為與電解質溶液管線距離,而且溶液濃度越大,產生電流越大,則磁場越大。在外加磁場下,電解質溶液導電時仍遵守歐姆定律,但是對溶液的導電性沒有明顯影響。利用磁場作用下離子的運動可觀察到離子的導電性,離子移動速率越快,導電度隨著升高;並進一步瞭解到濃度越大,由於離子間的作用力,會使個別離子移動速率和導電性降低。

呼風喚雨

「大雨大雨一直下???? 」想要讓天空中的水掉下來(降水),可不容易!首先,一定要使空氣中的水氣達到飽和。但不是飽和的水氣,就會凝結而降水,往往還需要空氣中的小微粒(例如:灰塵、煙、花粉?)附著,才能形成小水滴或冰晶,而這些小微粒就是我們所要研究的對象~凝結核(condensationnuclei)。凝結核的種類非常多,我們可運用人工的方式,將凝結核散佈在空氣中,除了讓小水滴附著外,也可降低溫度,增加凝結的效果,達到降水(圖A)的目的,這就叫做「人造雨」(rainmaking)。期望我們的實驗能找到最佳造雨的條件,除了解決缺水的問題,還能兼顧自然環境的保護。此外,古代人們擺設香案,祭天求雨,其實是以燒出來的煙飄到空中,做為凝結核,達到下雨的目的,這是有科學根據,與神蹟無關喔!

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。