全國中小學科展

國中組

風殺竹塹--新竹市沙塵暴的探討

新竹以東北季風名聞台灣。近幾年我們發現這美麗的風城一到十月份頭前溪河床上的沙被強勁的季風吹入新竹市,讓新竹壟罩在宛如小型沙塵暴的漫天風沙中,這景象令人擔憂。經過我們研究先以吸管束成風洞裝置,風扇為風源模擬河邊自然風的實驗發現 2cm 長的吸管便可達到風洞效果使風保持平穩,在控制風角度的實驗中以 40 度的風向最符合我們發現溪邊的沙丘角度。在沙量的實驗,我們改變風速,發現地表風速在 2.5m/s 以上,表面的沙子會飛走。定沙實驗以覆蓋洗衣網的效果最佳,能定住 92.2%。防風牆 1/2 圓弧具較佳的定沙效果,一層則可定住 88%的沙,3 層即可達到幾乎百分之百定沙。另外一層柵欄與風向的角度約 60 度與沙面的角度約 135 度可定住 54.5%的沙。在撒水的實驗中只要 0.5%的水就可以定住 70%的沙子,推測水的定沙原理不是靠水的重量是因水的存在增加沙粒間的吸引力。最後,我們實地觀察測量提出沙塵暴的防治可分三方面進行:一、頭前溪左岸應以定沙管理為主;高灘地或民眾休憩的河濱公園的開發應設在右岸。二、定沙管理分兩部份:一是有條件開放農民種植低污染的農業如牧草,一是計畫性的設置定沙柵及定沙牆與覆蓋沙面。三、採砂與運送要利用科學方法:加裝噴霧器噴水或密閉式運送,可節省可觀的砂石與降低環境的汙染。

我不『娘』—大紅娘華的型態觀察與行為探索

大紅娘華(Laccotrephes robustus)是水質乾淨的指標生物,分布在平地或低海拔的靜止水域。飼養須考慮蛻皮與產卵需求。前足腿節的突起形狀可用來分類紅娘華種類。頭小,複眼大,觸角短,第一對步足為捕捉足。腹部末端的形狀可分公母,雄蟲圓鈍,雌蟲尖銳。以機械式交尾可達一小時,母蟲較雄蟲多,可產2~3個卵塊。若蟲有五齡,呼吸管無法像成蟲分成兩條。一齡剛出生為紅色,齡期愈大,體長愈長。三齡有芽翅,成蟲有翅膀。屬於幼年初期高死亡型,若蟲齡數=體長(含呼吸管)cm+1。有共食行為,有時會自相殘殺。無偏好的獵物,常捕食前方來的獵物,刺吸式口器會一吐一吸來攝食獵物。受驚嚇時,會假死、呈現防衛姿勢或排出排泄液。夜行性,正趨光性,對深色光較有興趣。

萬有引力實驗器教具的製作及其研究

牛頓發現萬有引力,對大宇宙的星際關係作了合理的描述,偉大成就,令人仰慕。 但是平常除了“蘋果落下”是一個簡單的證據外,其他的實驗都不是我們國中生所能看見的,所以我們希望看見物體間的直接萬有引力,而不要把地球重力扯進來。

波的研究

在國中物理課本第三冊第十五章談到波動的性質時,有關的實驗器材只有一個水波槽,此裝置在討論波進行方向或折射等現象時,效果尚佳,但是對於波速深度振幅三者之關係及波如何傳遞就無能為力了。於是在老師的協助下,我們設計了一些實驗裝置,不但解決了許多疑難,也發現了一些有趣的結論。

蟑螂的生物學觀察

我對蟑螂的好奇與興趣從沒終止過,自從上一年做了「活化石-蟑螂的生活觀察」實驗後,更多的問題引發出我的好奇心,腦海中一直思考「蟑螂為什麼能在地球上活動三億多年成為標準的活化石」,除了生殖能力強外,牠的足及觸鬚斷了會不會再生?把它胃盲囊摘除會有何變化?牠在何溫度下進食的多、排泄的多?.....等等,都有待我進一步的研究。

薑抗氧化能力之相關探討

本篇採用薑做為材料,主要探討薑抗氧化能力與環境因子的關係,結果發現老薑的抗氧化能力優於嫩薑、環境因素對薑抗氧化能力的影響力依序為光(紫外線)>溫度>酸鹼>金屬離子(鎳、鋅)、薑黃萃取液也具有阻絕紫外線照射及能抑制微生物生長(薑黃含量20%時抑菌率為49%)。此外,實驗過程改良前人氫氧自由基測試方法,配合自製光度計,得到標準曲線R2為0.9078,也免去須貴重儀器測量之不便。

逆境求生─幫助綠豆在“鹽逆境”中生長的實驗與研究

本實驗探討綠豆在鹽逆境的生長,我們設計了一個培養容器,可以穩定地維持鹽分濃度。實驗結果顯示,海水和食鹽水濃度3.5%以下均不影響綠豆萌芽,食鹽水濃度0.1%~0.3%對綠豆生長影響不大;在0.4%~0.5%濃度時綠豆生長明顯下降;而濃度超過0.5%以上,綠豆生長得很差,甚至不生長,證實了鹽逆境會抑制綠豆生長。研究發現在正常培養環境中,添加氧、醣類或肥料可以提高綠豆在自來水中的生長,但無法降低食鹽水所造成的負面影響。經由比較其他離子對於綠豆生長的影響,我們發現除了滲透壓的共同影響之外,造成鹽逆境的關鍵因素可能是鈉離子。於是我們透過在食鹽水中添加鈉離子阻斷劑,以干擾鈉離子進入細胞的機制;或在食鹽水中加入鉀、鈣、鎂離等不同的離子,希望透過離子拮抗的作用來降低高濃度鈉離子對綠豆生長的負面影響,結果發現利用這些方法,可在一定範圍內,改善鹽逆境對綠豆所造成的生長抑制情形。

液滴受震波驅使而產生向上爬坡行為之物理機制探討

我們研究的主要內容是研究液滴處在激烈震動的傾斜板子上時,為何會產生向上爬坡的現象?我們發現水滴大小、頻率、振幅、液滴成份、板子與液滴之間的附著力、爬坡角度與水滴形變等,對液滴爬坡速率皆有影響。我們試著改變板子的傾斜角度,水滴最大的爬坡角度可達43度角。液滴之所以會爬坡,主要是因為震動使其形狀產生變化,受到板子附著力及水滴表面張力兩者的拉扯,加上重力與慣性的影響,水滴會先形成突起的柱狀體,之後柱狀體會往高處移動,因此帶動了水滴的爬坡效果,以上是利用高速攝影技術所觀測的結果。我們亦利用木板、壓克力板與橡皮筋來製作一個模擬水滴可爬坡的裝置,結果顯示,壓克力板會因為橡皮筋的拉扯而產生向高處移動的效果。

海水輪蟲之培養

在海邊半鹹半淡的池沼,如遇下雨,往往會有海水輪蟲大量繁殖,玆調配成各種低濃度的海水,投以不同的餌料,以比較海水輪蟲的生長情形。

飛躍“鈴”揚

民俗技藝─扯鈴有一種稱之為「跳鈴」的團體招式,是讓同一條繩子上有兩個扯鈴作相向運動,並在表演者的手部振動下,使兩個扯鈴以不同的高度跳躍,並互相交換位置後,再回到繩子上各自繼續前進。本研究便是要提出跳鈴的假設,並設計一套模擬裝置來驗證假設,期待能找出跳鈴的秘密,並且可以運用在實際的扯鈴活動中。