全國中小學科展

國小組

實驗室中安全有效製氧方法

在國小自然科學新課程五年級上學期第九冊第四單元〔兩種氣體」的雙造氧氣小節中,列有步驟圓,但經我們實際的操作實驗,發現這種方法不經濟,加上二氧化錳及雙氧水的作用激烈,熱量突增,常帶給同學們一陣陣的恐懼感。為了想改進這些缺點,於是我們四位同學決定更深入的研究一番,希望得到經濟有效且較安全的實驗室製造氧氣的方法。

釣魚臺上假釣魚

同學們在自然教室的水槽裡建造了一個大型水族箱,再利用計步器,搭配浮力原理,製作一個「計數瓶」,可以掛飼料放在水族箱裡,每當魚兒咬飼料的時候,就會觸動計數器,以此了解魚覓食行為的大致情況。接著擴大範圍,先後把計數瓶放在30 條、60 條魚的魚池中40 分鐘,偵測魚咬飼料的次數,藉以找出「魚數量」與「次數」的關係,再把計數瓶放在未知魚數量的魚池中相同時間,就可估算魚的大約數量。藉由這個裝置,同學們估算出中正紀念堂魚池裡的魚數量。另外,發展出「魚密度」(Fish Density, FD),做為大面積水域中魚數量的參考值。定期偵測FD 值,可了解該水域生態正在改善中,或是在惡化中。[註]本實驗的釣魚臺是指計數瓶裡的小元件,與領土爭議無關。

百變的虹吸管

將虹吸管入水口的管徑除以出水口的管徑所得到的商我們稱為「管徑比」,如果「管徑比」等於1,我們稱為「第1類虹吸管」,大於1稱為「第2類虹吸管」,如果小於1,稱為「第3類虹吸管」,因為這3類虹吸管具有不同的特性,所以我們就根據這些特性分別研可應用的範例,「第1類虹吸管」比較常見,所以我們就不多加討論,「第2類虹吸管」可運用於「虹吸式馬桶水箱」,利用適當的「管徑比」,讓它使用上更為方便。「第3類虹吸管」有不會產生「虹吸作用」的特性,用於水族箱可使水面高度不變的情況下達成換水的目的,「第3類虹吸管」也可用在水庫淤砂清理,在水庫模型的排砂實驗中,我們發現雙管單孔型「第3類虹吸管」排砂效果最為良好。

一決「磁」雄

在學校上課時,發現磁鐵竟然有軟的,引發我們對磁鐵的好奇,便對一連串有趣的磁力現象進行探討,結果發現了一些我們不知道的事:一、磁鐵的形狀不同,磁極的排列也就不同。長條硬磁鐵及馬蹄型磁鐵的磁極是在磁鐵的兩端;超強力磁鐵、圓形磁鐵的磁極在扁平的面上,環狀磁鐵的磁極也是在扁平的面上,但磁極的排列是一圈N 極一圈S 極,成環形排列,軟性磁鐵都是由N 極S 極N 極S 極等交互串聯排列而成一整個具磁性的平面。二、同一塊磁鐵一定是兩極同時存在,沒有單極的現象出現。三、磁力線的樣式跟磁極的排列方式有關。四、不管是哪一種磁鐵,它本身兩極的磁力大小是差不多的。五、物體越重,則磁鐵要越靠近它才能吸住它。六、大頭針接觸過磁鐵後,磁鐵對它的吸引距離會比未接觸前大。七、縫衣針接觸過磁鐵後,磁鐵對它的吸引距離會比未接觸前小,但接觸時間的長短,並不影響吸引距離的大小。八、縫衣針接觸磁鐵時間的長短,對其磁化深度並沒有明顯的差異;而相同的接觸時間,針孔部分的磁化深度都比針尖的部分短。

香的製造與空氣污染

逢年過節時我們看到賣金紙香鋪店的生意很好,聞到一柱清香,身心舒暢,但是,在廟中香火茂盛的地方,會不會影響到空氣的汙染呢?於是請教老師,老師就鼓勵我們去研究製香的方法和原料對空氣的影響。

維生素 C 有沒有?

近幾年來,果汁飲料盛行,且標榜著含有豐富的維生素 C。維他命 C 是我們生活中所必須攝取的營養素之一,同時也是人人皆知的美容聖品。但究竟這些果汁飲料是否真的與新鮮水果一樣含有維他命 C?而檸檬是不是維他命 C 含量最豐富的水果?以及維他命 C 會不會受溫度改變而被破壞呢?希望透過收集資料及進行實驗後,對各種水果及果汁類飲料中維他命 C 的含量有更深一層的認識。同時,也提供資料給需要攝取維他命 C 的人與常喝果汁飲料的人作為參考。

以柔克剛---當牛奶糖撞上椰子

在網路影片看到軟軟的牛奶糖竟然能刺破硬硬的椰子殼,剛開始我們有點懷疑,經過實際測試後,發現牛奶糖真的能刺入椰子殼,網路影片不是造假,哇,果真以柔克剛。我們的研究中,先設計實驗平台以及實驗方法,實驗中發現不同的撞擊力量、牛奶糖不同頂角角度、不同頂角尖銳程度、牛奶糖與硬物不同的接觸點數、不同角錐形狀,都會影響牛奶糖刺入硬物的深淺。牛奶糖要刺入椰子殼內,頂角角度不能太大,60度的頂角只能撞凹椰子綠色外果皮,我們算出牛奶糖四角錐的頂角30度達到秒速5.4公尺(時速約19.4公里),或頂角45度達到秒速6.6公尺(時速約23.8公里)都能刺破椰子殼的內果皮硬殼。

綠能機--利用回收磁碟機進行小型水力發電之開發研究

2007年根據國際能源總署的統計人類主要能源的供給有83.2%來自燃燒石油及煤碳,而這些化石燃料燃燒過後會釋出大量的二氧化碳造成溫室效應。另一方面,由於科學的日新月異,資訊設備汰舊換新的速度也跟著加速,這些廢棄的資訊設備不僅佔用空間也會因為隨意的丟棄進一步的造成環境污染的情況。因此,我們想利用廢棄的電腦磁碟機與光碟片進行小型水力發電機(以下稱綠能機)的開發,希望藉此推廣,能降低化石燃料的使用減緩地球暖化的速度,以實際的行動來愛護地球。研究發現:一、 葉片數無論是3葉片、4葉片、6葉片、8葉片,當葉片的角度越大時,綠能機所提供的電壓也就隨著角度的增加而逐漸上升。二、 葉片的角度為90o時所產生的電壓均為該葉片組的最大電壓。並且葉片角度為90o的八葉片產生的電壓為4.5伏特,是實驗中的最大電壓。三、 利用電腦磁碟機所製作的小型發電機在三葉片45o時能提供電壓到3V。四、 葉片角度為20o時,綠能機所提供的電壓均為2伏特。五、 上述電力均能有效提供LED燈所需的電力來源。六、 我們將「綠能機」與「橋式整流器」整合在一起,發展成為「綠能機電力儲存模組」,利用這個模組我們不僅能將綠能機所產生的交流電轉變為直流電,更能將綠能機產生的電力儲存起來,讓綠能機白天所產生的電力儲存在充電電池中,並將電力有效的在夜間提供LED燈使用。七、 「綠能供電系統」儲存在充電電池中的電力,可以利用市售「立可充隨身充電器」將充電電池的電力為手機進行充電。讓「綠能供電系統」產生並儲存起來的電力,能多元的利用在其他低電壓需求的電器用品。 結論:實驗證明,利用電腦回收磁碟機所開發的「綠能機」,能產生低電壓電力。因此,颱風季節或雨量豐沛季節我們可以利用這些豐沛的水量進行小型水力發電,所產生的電力可以提供夜間或颱風等多雨的季節LED照明之電力來源。如此,不僅可以減少能源電力的需求,颱風季節停電時也可以增加空間的亮度,以提升夜間活動時的安全。此外,我們將「綠能機」與「綠能機電力儲存模組」結合而成的「綠能供電系統」,不僅可以將「綠能機」所產生的交流電轉換為直流電,進一步的也能夠將電力儲存在充電電池中,讓儲存的電力能夠適時的提供給LED燈作為電力的來源。另外,我們利用市面上販售的”立可充手機隨身充電器”,將「綠能供電系統」儲存在充電電池的電力為手機電池進行充電。表示「綠能供電系統」產生並儲存的電力,能廣泛且多元的使用在許多低電力需求的電器用品中。

無「毒」宣戰─找出孑孓的天然剋星

孑孓可生活在農田菜圃水溝儲水槽、路旁臭水溝或小型積水容器, 水量多寡或水質混濁與否都可能出現孑孓, 一般水質呈中性至弱鹼性, 但最酸p H 值3 .9 仍有孑孓存活。在七種常見水中, 以地下水及原生活的水最能存活, 而在R O 水易使孑孓死亡。探討六大類植物共3 6 種植物中, 以大蒜、八角、胡椒、菖蒲葉、樟樹花、苦楝果撲滅孑孓的效果最佳, 只需以2 . 5%的比例就可完全消滅孑孓, 可作為天然孑孓投劑。薄荷葉、九層塔花、防蚊樹葉、天竺葵(葉、花)、萬壽菊(葉、花)、野薑花(葉、花)、羅漢松葉, 馬纓丹花、大花曼陀羅葉、篦麻葉、苦楝葉、軟枝黃蟬花,以及檸檬果、韭菜葉則需以5%比例才能消滅孑孓。而野薑花、八角、防蚊樹及檸檬果4 種植物能同時在滅孑孓及驅蚊方面都有成效, 建議進一步研發相關產品。自來水的餘氯與溶液酸鹼性並非造成孑孓致命的主要因素。

桃園市南崁溪河床土壤調查

本研究主要探討桃園市境內的南崁溪河床土壤。首先, 我們從圖書館、網站上尋找有關南崁溪與土壤的資料, 再來沿著南崁溪勘查附近生態環境, 採集河床土壤當樣本來研究, 進一步設計實驗以了解土壤的特性, 比較南崁溪各河段土壤的異同。經過我們調查實驗後發現: 南崁溪溪水大多混濁有臭味, 周圍環境有住家和工廠, 桃園市區南崁溪由南到北, 每一段的河床土壤的特性皆不同, 偏中性的土壤, 植物生長較佳, 保水性較高的土壤, 植物生長較佳。台灣各河川已陸續受到嚴重污染, 河川的污染可能也會讓河床土壤隨之受害。希望能透過對南崁溪河床土壤的研究來提醒大家關注生態環境, 共同保護河川, 愛護大地, 不要再讓人為的破壞威脅到我們生存的土地。