全國中小學科展

國中組

滑翔的舞姬—解析大白斑蝶驚艷飛行

本研究以流體力學的角度,透過仿生模型,評估蝴蝶型態構造的差異,在生物演化適應上的意義。觀察大白斑蝶(Idea leuconoe)的滑翔運動,並與同屬之Idea stolli比較。發現Idea stolli的滑翔能力較I. leuconoe佳,因I. stolli擁有更細長的前翅,即更高的展弦比,可減少誘導阻力,所以飛行效率更高,滯空時間更長。調整前翅角度比較升阻比,再與實際蝴蝶滑翔的姿勢比較,發現蝴蝶確實是以最佳姿勢來達成最有效率的滑翔。研究發現翅膀型態上的差異,是生物演化適應環境的結果。依其棲地特色,推論棲息於風勢較亂之海岸的I. leuconoe,演化出較為短小渾圓,抗風性佳的翅膀,適應海岸棲地;而棲息於內陸次生林的I. stolli則演化成更為細長的翅膀形狀,更利於在穩定的環境中,發揮極盡的滑翔能力。

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。

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?

廢棄乾電池大變身—燃料電池

由實驗可知廢棄乾電池可資源回收再利用的部分達 76%以上,其中電解質經純化分離可得到有催化劑效果之MnO2,回收率達61%,電池鋅殼材質與實驗室用鋅片材質相當,電池碳棒除可當電池之電極外亦是實驗室常用之導電材料,故廢棄乾電池確實可完整的資源回收再利用;在自製之簡易氫氧燃料電池裝置中,我們發現需考量碳電極使用前之適當處理、正負極之集氣區設計、收集氣體量多寡、電池組的封裝以及鎳、Pt\r 粉之添加與否等問題,電解液之選用則是以濃度為2 M 的氫氧化鉀溶液為佳,經過努力之後,我們成功以自製的簡易串聯保特瓶氫氧燃料電池裝置使得電子蜂鳴器、LED 燈及鬧鐘開始動作,實驗結果證實廢棄乾電池是可搖身一變成為新的電池明日之星—氫氧燃料電池。

冷的火山──泥火山

七十九年七月二日我們參加學校舉辦的學藝營時,我們去觀察泥火山,本來以為和火山相似,後來到現場才知道它截然不同的。觀察中我們有許多疑問,於是我們從事下列之探討。

「暗藏殺機的許願池」-探討硬幣水對浮萍生長的影響及其生存機制

本實驗利用各種幣值的硬幣水處理浮萍,我們發現青萍(Lemna aequinoctialis)出現葉狀體分離及葉片白化的現象。 並針對硬幣中所含的金屬及常見重金屬分別與浮萍進行共培養,都可以看到不同程度的葉狀體分離及葉片白化的情形。此外,我們發現浮萍在受到金屬逆境時體內會累積過氧化物質。透過外加鈣離子與雙氧水實驗,探討浮萍葉狀體分離的可能訊息傳遞分子,發現只有在加入雙氧水後,葉狀體會分離,推測可能是過氧化氫間接活化分解細胞壁的酵素而造成葉狀體分離。而葉狀體分離或許是浮萍在演化過程中面對逆境時的重要生存策略之一,藉著分開來增加逃離逆境的機率,提升族群的存活率。未來,可藉由浮萍葉狀體分離與否的現象當做檢測水質是否有受到污染的簡易指標。

浮浮沈沈,水中乾坤一浮體振盪週期之探討

在小學學到單擺、節拍器有等時性,可以用來計時。我們發現浮體在水面受一下壓或上拉的力量後,導至浮力、重力不平衡時,浮體會在原地做週期性運動亦有等時性。而振動週期究竟與何種變因有關,呈何種線性關係,引起我們的興趣,故作深入探討。

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。

探討颱風之性質演變及大氣主環流實驗模型之製作

台灣位於亞熱帶地區,每年受颱風侵襲,常引起嚴重災害,生命及財產之損失甚鉅,足以影響經濟建設之發展。目前對於颱風警報準確性與適時性之頸求愈來愈高,為了瞭解熱帝性風暴一旦形成颱風後,是否會侵襲台灣地區的可能性。我們嘗試以簡單的設計,應用物理、化學等科學知識,用以解決地球科學教學上,產生許多實際的困難。尤其對於現象錯綜複雜,誘因極多;時空範圍臘大之颱風之性質,演變以及大氣主環流風系等知識,以實驗補助方式來探討,旨在避免深奧理論的引入,以及提供一些深入淺出的接觸了解。

指甲刀的原理與實用價值的探討

在課堂上,老師講解完槓桿定律,就提出許多日常上槓桿定律應用的實例讓同學們參考。其中指甲刀的應用,殊不知要歸類何種槓桿,經過同學們的熱烈討論和蒐集賣料,我們終於有了新的發現.....。