全國中小學科展

自然科

黑殼蝦的體色

這是一個探討水圳中的小蝦(多齒新米蝦,俗名:黑殼蝦)為什麼會有不同顏色的原因?網路上雖然有許多相關報導,但是都沒有確實的實驗證明,我們猜測,可能是背景的影響或是基因遺傳,於是我們除了請教師長與專家之外,使用兩組實驗,一組假設其原因是環境所造成,像是保護色一般,另一組則假設其原因純粹是因為遺傳所導致的,透過實驗我們來觀察環境對黑殼蝦有沒有影響,然後再將深色蝦與淺色蝦分開養殖,讓黑蝦和黑蝦交配、透明蝦和透明蝦交配,生下來的小蝦再來比較體色。黑殼蝦的小蝦看不出會不會隨著遺傳而改變體色,但會隨著環境而逐漸變色,從小飼養的小蝦放到黑色環境中,一兩天就變淺藍色,再放到淺白色的環境中一兩天就返回透明色,奇怪的是野外的深色蝦有些在淺白色的環境中經過一段很長的時間顏色卻不會退回透明色,希望將來我們能發展了一套大量生產深藍色卻不會退色黑殼蝦的方法。

海洋牧場-節能潔能海水電池的探討

巨大浩瀚的海洋占地球表面的 70.8%,它的資源相當豐富,在人類尋求無污染且永續的天然能源之際,海洋已成為能源研究的重要對象,所以我們希望能夠利用海水當電解質和環保可再利用的導電體鋁及備長炭來做發電電池。我們從各種水溶液的導電現象,發現海水竟然能起動馬達讓風扇快速的轉動,並能讓發光二極體的燈亮起來。電解質濃度及溫度越高,產生的電流越強;從各種金屬礦物的導電實驗,發現備長炭和鋁在海水中產生的電流強;不但可以回收再使用也不會污染環境。它是一種貯備電池,即電池貯存時不直接接觸電解液,直到電池使用時,才加入電解液。我們自製的「手提海水電池」是將化學能轉換成電能的裝置,有良好的導電物質與電解液,可以產生效率高的能量和環保的替代能源,提供給海上的交通工具、岸邊的居民、日常小家電的使用。

聲音會跳舞

聲音,是藉由固態、液態和氣態等三態,傳遞振動而產生。因為傳遞物質和發音體的不同,使得聲音有「大小」、「高低」和「音色」三種變化。在這個研究中,我們不再用課堂上五官的經驗,來觀察聲音的振動情形。而是利用各種自製的傳聲器、並謹慎控制擴音設備,將聲音的振動情形,以鐳射光顯現出來。再由鐳射光顯現圖案的分析,來找出並說明聲音「大小」、「高低」和「音色」三種變化的特徵及原因。而透過對聲音的研究,這個實驗可幫助我們將生活中的常識、或課堂中所習得的知識,建立一種科學的研究步驟及分析方法,更進一步可獲得「眼見為憑」的科學證據。

看我七十二變~談自製指示劑的奇妙變化

自製指示劑的顏色變化是很有趣的單元,從課本提到的紫色高麗菜延伸,使否所有深色的植物都可以拿來當作指示劑使用呢?我們以紅色玫瑰花、紫色高麗菜、黑豆、美人蕉、茄子以及洋紅劍蘭為材料進行實驗,發現深色並非指示劑的必要條件,因為美人蕉和茄子的效果就不是很好,紀錄如下:(一)真對成本與經濟性:其排名的順序是黑豆、紫色高麗菜、葡萄、劍蘭、玫瑰、茄子。(二)真 對顏色變化鮮豔程度:由鮮豔至變化不明顯依序為紫色高麗菜、葡萄、黑豆、玫瑰、劍蘭、茄子。(三)由製作方式由簡而繁區分:黑豆、玫瑰、劍蘭、紫色高麗菜、茄子、葡萄。(四)色層變化豐富方面:顏色變化由多至少排名依序為紫色高麗菜(11色)、葡萄(8色)、黑豆(7色)、劍蘭(7色)、茄子(2色)。因此我們知道自製指示劑做成的溶液在檢測酸鹼上,確實比石蕊試紙、廣用試紙的取得更簡單經濟、方便且實用,從這次的實驗得到的經驗是,周遭的許多材料只要經過巧思,將其開發利用,都可以發現他們的另類妙用。

會呼吸的鐵鏽

隨著實驗方法的改良可以發現,當鋼棉處在酸性環境時,會先和氧氣與水反應產生氫氧化亞鐵和氫氣,造成水位3、5分鐘內急速上升,約50分後,水位不但降至最低點,還會不斷冒出氣泡,這氣泡就是氫氣。經過我們改良的實驗方法,不但可以在兩節課內看見水位上升、下降,放置約一星期後,還可看見水位再上升。氣球實驗的部分也可以看到先扁掉、後膨脹,之後又再扁掉。我們的實驗方法可以明確的證明出,鋼棉遇酸性環境時,會先消耗氧氣、產生氫氣、再消耗空氣,與理論相吻合,就像植物吸二氧化碳吐出氧氣一樣,這就是我們所說的鐵鏽也會呼吸喔!

狩蛛待物

本研究在天然環境及人為環境中分別以採集、觀察、飼養、實驗等方式實際去接近、探究蜘蛛,並在為期長達約半年的詳細觀察紀錄、歸納下,得到以下結論:一、徘迴性蜘蛛和結網性蜘蛛二者在身體構造及生活環境上有明顯不同,但在雌雄分辨、生育及卵囊孵化過程上差異不大。二、藉由定期、定時、定量、定類的餵食過程中詳細紀錄,比較出徘徊性和結網性蜘蛛因為生活環境及視覺、嗅覺、觸覺上的差異,而有不同的食性;令其對於獵物的體型大小、捕食方式、活、死體及種類上也有不同的偏好性。三、再天然環境下結網性蜘蛛具有一定的結網形式及順序,並可依此推論出其當時的生理狀態。四、在人為環境飼養下的結網性蜘蛛,通常有著溼度高時收網,濕度低時結網的特性。五、在自然環境下結平面圓網的蜘蛛,捕獵時會停留的形式,多為頭胸部朝下而俯在網心偏上方處;依據實驗結果證明:這即是以相同時間能到達圓網各部位撲捉獵物的最佳地點。

「排水口」上見真章

本研究是從自然與生活科技領域中「晝夜與四季」單元出發,先探討地球自轉所造成的科氏力是否對排水時的漩渦有所影響,再探討排水時的各種現象,實驗後我們有幾個重要發現:「排水口」排水時所產生的漩渦位置會因樣式的不同而有所差異,漩渦的方向也會因水槽的對稱性、水管的擺放位置而有所改變,和科氏力無關;更有趣的是,只要「排水口」上小圓洞的總面積一樣,水槽內的排水時間就會相同。自從完成本研究後,我們開始要對生活中平凡不起眼的「排水口」刮目相看了。

音速小子─神奇電動小馬達

本研究一開始是針對兩種不同規格的強力磁鐵做立體及平面式的磁力線觀察。較特別的結果是:在磁極正面的磁力線集中分布於邊緣處,在中央部位則磁力線分布較少。在研究二(二)中,電線以並聯方式連接,電線數越多條聚集時,其磁針偏轉角度幾乎都沒有改變,不符合歐姆定律。後來每條電線再加裝一顆燈泡重做並聯的實驗,結果發現:電線數越多條聚集時,其磁針偏轉角度就有增加的趨勢,符合了歐姆定律。研究三中,我們利用自創的駐波個數法及雙星錐擺法,都可驗證:強力磁鐵數越多時,其旋轉速率都有增加的趨勢。研究四中,我們改用浮力裝置來進行實驗,結果發現:強力磁鐵數越多時,其旋轉一圈所需時間有減少的趨勢,即轉速有增加的趨勢。

揭開柳丁種子黏膜的祕密

一、柳丁種子黏膜是果膠,它有幾個特性:(一)是一層透明的膠狀物包覆在種子外,泡在水中會吸水膨脹,漸漸的溶解於水。(二)容易發黴,可能是有營養成份的醣類、蛋白質或脂肪。(三)pH值是4。(四)不含澱粉,但含有還原糖,不含小分子的蛋白質、維他命C和葡萄糖。(五)加入NaOH溶液後,黏膜由液體凝膠變成透明黃色固態凝膠。(六)加入酒精溶液後,黏膜由液體凝膠變成半透明白色固態凝膠。二、柳丁種子黏膜可能具有下列的功能:(一)柳丁種子黏膜,有助於種子不被破壞的功能。(二)柳丁種子黏膜,有抑制種子發芽的功能,黏膜的存在,是一種調節機制。(三)柳丁種子黏膜,使外種皮能更快被軟化。

氧多起來

不同的植物種類催化雙氧水分解生成氧氣的量不同。同一種植物樣本,因顆粒的大小不同於相同的時間內催化雙氧水分解生成氧氣的量也不相同。根據此次實驗結果,以葉子的催化效果最好。本次實驗所取得的 69 種植物樣本中,前十大排行榜分別為︰構樹﹙葉﹚、桑樹(葉)、地瓜(葉)、牽牛花﹙葉﹚、馬櫻丹(葉)、金露花﹙葉﹚、空心菜﹙葉﹚、紫藤(葉)、金棗(葉)、山櫻花﹙葉﹚。