全國中小學科展

國中組

風言風語

我們希望找出風力發電機最好的器材,以求未來可以產生發電的效能。而本次實驗目標是先找出轉速最快的垂直軸葉片形式,所以多方嘗試了各種長、寬、高及不同材質的葉片,以求得轉速最快的風力發電機。

台南縣急水溪水質污染的研究

我國古語有云:「水為萬物之源」,可見水為萬物生命之所繫,如無水,則生命即無依託,更無從談及其他科學及文化建設矣!故德國文學家哥德吟詩頌水日:「萬物生於水,亦復養於水,大哉海洋洋,統權乃在爾,爾可遣雪行,亦可令溪流。山源河所有,萬物何所求。一切新生命,實受爾之酬。」誠哉,斯言:水之於人可謂大矣,吾人豈可不「飲水思源」?依據「台灣省水污染防治委員會」之調查報告指出:「目前台灣西部十五條主要河川中都受到極嚴重的污染,由於台灣工業廢水數量龐大,而且其污染濃度也高,尚有含毒性物質,不易用一般方法處理,因而工業廢水造成嚴重水污染及危害農作物的重要因素」工業廢水帶有病苗、寄生蟲,甚而具有毒性的重金屬氰化物及有有機化學品,都能危害人體,引起急性或慢性病,台灣所產的海產魚蝦、貝類中,均含有相當嚴重之重金屬,這都是造成肝炎、肝癌之後果。為了維護自然環境,為子孫留塊美麗的淨土,我們利用寒暑假在老師指導下,分析台南縣急水溪水質污染的原因,並提出防治之道。

『冰清欲結』-探討不同條件溶液結冰時溶質匯聚現象的差異

我們發現有些水溶液結冰後會推擠溶質到中央匯聚成顏色較深的區域,但有些溶液卻不會,到底是什麼原因造成此現象的差異?於是我們操縱各種變因來觀察它們對溶液結冰時溶質匯聚表現的影響。 實驗發現並非所有的濃度都會匯聚;不同溶質的匯聚情形也不同;溶劑所含雜質越多匯聚效果越差,且結冰後氣泡分布也各有特色;上下等寬的容器呈角錐狀匯聚,下窄上寬的容器則為柱狀匯聚;先結冰的地方會推擠溶質到後結冰的地方且結冰速率越慢匯聚程度越好;最後我們利用保麗龍包覆+重力方向來控制結冰順序使冰晶推擠力達到加倍的效果,再透過自製離子濃度檢測器發現冰塊中溶質匯聚區的濃度並非均勻一致,而是依結冰的順序而有低、中、高的「濃度梯度」現象。

電線走火警報器

1.在國中物理第四冊第十六章第四節( 16 ~ 4 )最後一段學到家用電線如果絕緣皮脫落使相鄰的 兩線接觸發生短路現象就會發生所謂電線走火導致火災。2.根據調查火災發生的原因幾乎大部分由於用電超過負荷短路所引起的電線走火所致,雖然現在用電安全措施方面已有周全的裝備可是因電線走火導致火災這個問題仍然存在,如今這個問題有待我們去解決。3.我們學過 H=mst,當 m,S 一定時 H 與 t 成正比,又 H = 0.24 IVt = 0.241 2 Rt = 0.24V 2/Rt中,當V,t 一定時 H 與 I 成正比,R , t 一定時 H 與 I 2 成正比,R , t 一定時 H 與V 2成正比。2.由電工法規獲知電路正常使用時各種粗細不同的導線其電流負荷量有一定的限度,而在一定的限度內導線本身正常的溫度約與常溫相同,不易導致使燃點較低的物品燃燒或發生電線走火,但是由上述公式得知,當導線負荷增加時,溫度會逐漸升高,如能在保險絲未熔斷或自動開關未發生作用之前,電路中裝置一警報器提高警覺豈不是更安全嗎?

在植物體內分佈的研究

(一)澱粉是植物體內的重要養分,但澱粉必須轉變為小分子的糖方可透過細胞膜,轉運植物體各部。(二)瞭解澱粉酶在植物各部器官的分布。

風生水起-流體動能利用系統

本次科展主要是要研發一組三層式葉扇的風力發電裝置,設計三層式葉扇的目的,是希望能以互轉式系統來達到較高的發電效率。我們針對各種不同設計的葉扇,以不同的角度分別控制電風扇及裝置之間的距離以0.5m/s~5.0m/s的風速下,測量出三層葉扇最佳的轉速。在發電裝置部份,我們對於法拉第電磁感應定律ε=NBAωsinωt中的N、B、A都加強,進而自製了發電裝置並且結合了三層式葉扇以及自製的發電裝置,來達到發電最高的效率。第一層葉扇是以第四組(27:32:22)的10°轉速最佳,在第四組葉扇後面是以第二組(34.5:32:18.5)的40°轉速最佳,而在第二組葉扇後面又以第六組(22:32:27)的30°為最佳,因此以這三組葉扇作為我們第三代的三層式葉扇。未來可推廣到各個家庭使用。

電解質水溶液是「稀」的較易導電呢?還是「濃」的?

在國中化學課第十三章電解質時,我們同學之間起了爭論,有人說他在坊間參考書裹所作的題目,都提到電解質是:「愈稀愈容易導電」,可是在第九章作水的電解實驗時,加入幫助導電的硫酸,卻明明是所加的量愈多,電解生成氣體的速率愈快,也就是說:「愈濃愈容易導電」,這到底是怎麼一回事呢?求教於老師,老師說:「要討論一個問題,必須對於問題的『 內涵 』(In- tnsion)和 『 外延 』 (Extension)弄清楚,特別是在科學上,一種原則或性質上的敘述,必需要先了解它的 『 定義 』 ,研究它的 『 變因 』 ,再尋覓一種具體而簡單的 『 模型 』 來解釋它,這樣對問題才能深入,才不致於一知半解、似懂非懂、人云亦云;現在問題既來,你們已經有了相當的理化基礎,何不親自動手 『 從做中去學 』 呢?」於是我們幾位同學,就在老師的指導下,開始來「實驗以驗實」。

注射針筒在理化實驗上的應用

塑膠注射筒是現今醫學界利用非常普遍的注射工具,原先的玻璃注射筒由於再次使用,恐會有傳染疾病的顧慮,現已幾乎被塑膠注射筒所取代。塑膠注射筒的價格便宜且樣式多,可以組合成密閉系統,因此亦偶見於理化實驗中。

負壓式除油煙機

烹飪時所產生的油煙,其成份與香煙燃燒所產生的煙霧相似,同樣是造成肺部病變的主因。本研究目的,在設計出一種簡單、實用、高效能卻又低成本的除油煙裝置,不但可以去除廚房油煙,也可以去除香菸所產生的菸害。本設計利用壓力式抽風機,將油煙直接導入水液中,經過多層細分網,連續改變油煙路徑降低平流效應,使油煙不斷的細小化,以便與水液充分作用,將油煙中的污染物溶解、懸浮或沈澱於水液中,再藉由進水、出水的簡單動作來收集並清理污染物。本設計歷經四代的改良,油煙經本設計處理後,幾乎不再有油煙所以能夠直接排放,而不造成環境的污染。

超級比一比-多種形狀面積比例分配的研究

由學到的三角形全等、等積變換、相似多邊形、比例及二次函數等觀念,與未接觸過的三角函數及Σ的概念,利用逐步推導的方式探索由正多邊形到任意多邊形,當每邊以相同比例取分點時,依序連接各分點所形成的新多邊形與原多邊形是否相似,是否可並找出面積比值的公式及範圍;當每邊以不同比例取分點時,依序連接各分點所形成的新多邊形與原多邊形面積比值是否有公式及範圍。過程中透過Microsoft Excel及GSP繪圖軟體的運算分析來互相驗證結果。