全國中小學科展

地球科學科

發燒中的地球

本研究針對大氣重要成分O2、H2O、CO2及汽機車廢氣進行溫室實驗,以確認大氣中是否真實存在溫氣體。另外對綠色植栽也進行類似的探討。最後對溫室效應與大氣作用的差異性做一簡單的釐清。分析顯示,大氣中水蒸氣是最重要的溫室氣體,對長波輻射(約地表溫度)有極佳的吸收能力,對於地球的保溫有最大的貢獻,因在大氣中比例變化不大,雖是溫室氣體,一般認為與地球暖化?直接關係;CO2對長波的吸收雖不及水蒸氣,但工業化後的大量排放確實是造成地球暖化的主要因之一;O2對長波的吸收不明顯;汽機車廢氣對長波也有不錯的吸收,對抗地球暖化對汽機車廢氣的控制也很重要。綠色植栽對地表溫度的穩定扮演極重要的角色,熱帶雨林面積的急速減少也是地球暖化重要因素。溫室與大氣主要的差異在於溫室熱空氣的堆積,溫室雖比一般大氣多了上層熱空氣的輻射作用,溫室效應一辭仍適合用來表述大氣中地表因溫室氣體所產生的增溫現象。

大地的怒吼─小油坑火山爆裂口的研究

秋季旅行時本校舉辦陽明山國家公園之旅,當到了小油坑時,我們聽到了大地的怒吼聲,老師用麥克風介紹著,但卻聽不清楚,回家後,小油坑─飄渺的煙霧;隆隆的噴氣聲;黃澄澄的硫磺結晶;刺鼻的硫磺味,以及受風化而鬆軟的岩石,仍然留在心中,許多問題:例如─溫泉是怎麼產生的?硫磺是從那裡來的?岩石怎麼變成白色的?植物怎麼都長不出來呢?都值得研究,於是和幾位同學組成研究小組並請老師指導,經過多次的實地研究、實驗分析,尋找資料,終於得到深一層的認識。

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。

風過水無痕,水過沙有痕

本實驗主要是藉由控制三個變因,以探討大自然中影響波痕產生的情況。藉由改變水波的頻率、水槽中的水深、沙子的粒徑大小,將其所產生的波痕的波峰、波谷的高度以及各個波峰離起始點的距離記錄下來,並且製作圖表,希望能從中發現各變因對波痕的影響,並希望能藉由該發現來推斷出一個可以分析波痕與沉積環境的關係。經由實驗,我們發現水波的頻率越高,波痕的波痕指數越小,且其高峰值離起始點的距離會越遠,而所形成的波痕振幅之臨界質不隨頻率改變。此外,我們也發現在較深的水中,形成完整的波痕的時間較久,而沙子粒徑分佈也會影響其產生的波痕。

探討人造彩虹及雲霧雪露罐之製造

經常在陣雨後看到天空高懸著彩虹,常覺自然界的奇妙,同時看到天空中的雲彩隨時千變萬化,甚至早晨露珠以及晨霧等之各種現象時時地誘惑著我們,一股求知慾望之推動,想探究此自然界的大學問。馬克吐溫有一句鳥言,到現在常被引用:「人們見了面總喜歡談論天氣,但是卻很少人去設法了解天氣。」氣象學是一種專門的學問,想要把它研究透澈,很不容易,然而我們藉著許多經過特別設計的簡單儀器,一一將此大奧秘,剖析出來。

中華民國第三十五屆中小學科學展覽-地球科學科評語

一、參展作品的件數、深度、廣度,均有明顯的進展。 二、團隊的研究,包括教師適宜的指導,學生誠心的合作,更進步。 三、作品的展示及說明,比前精彩、生動、可愛。 四、各種新儀器乃至電腦的使用,已經相當普遍。 五、國際上重視的地科問題研究-如酸雨、溫室效應、地震等等,出現不少,頗順世界潮流。 六、有關鄉土作品,相當具有特色,符合教育課程目標。

鹿野溪河階一般特性之探討

斑上同學利用假日到郊外,鹿嗚橋一帶野餐,以舒功課之壓力。在接近目的地的路途中,大家的視線被公路右側的溪流吸引過去,這溪的兩側距離很寬,河床平坦,視野開闊,一時大家看的很神往,心胸甚為暢快。在觀賞中發現溪流的對面有一道長長的、高高的土堤,非常的整齊,很明顯的呈現在那裹,後一座城牆似的頗為狀觀。不久,大家到達目的地,走到溪底,野餐後走近看它的盧山真面目,原來這河堤似被溪水沖刷而成,其外表有整齊的大小卵石層、碎石層、泥沙層等,層次相當分明,真是奇觀,使我們對它發生了莫大的興趣。回校後向老師說明此種景象,並請教有關的知識,經過老師與我們的交談後,我們才知道以前所看到的是鹿野河階,是台滬最大河階之一,而鹿野河階本為台束縱谷地區山麓沖積扇地形,後由鹿野溪流仲積而成,亦稱段丘。在這地區由南向北觀望可看到高低不同的河階層面約有三層之多,又在鹿野溪上游實地觀察,發現亦有此種河階地形,根據當地的聚落及土地利用方式,經過多次綜合討論的結果,把這些河階分成鹿鳴河階、龍田河階、延平高、低位河階及紅葉河階,並請老師指導對此區河階作一研究探討。

潮污對基隆田寮河的淨化作用?以自製分層取樣方式探討研究!

田寮河位於基隆市區中心,污染嚴重,河流直接排放至基隆港區,影響環境甚鉅。本研究利用自製的河流分層取樣器,針對田寮河各深度層面之鹽度、總懸浮量、溶氧量、水溫、氨氮值與 pH 值作分析,探討基隆港潮汐變化對田寮河水的淨化效果。研究結果顯示,(一)田寮河本身坡度緩、流速慢,因此河水中的汙染物不易由河水帶出至港口排放,只能緩慢漂移,且有些懸浮固體會下沉在河底,不易流動;(二)由河流污染指標(RPI)顯示田寮河上層為中度污染,下層為嚴重污染;(三)基隆港潮差小,受潮汐影響之田寮河感潮帶僅 300~600 公尺,潮汐淨化河水的效果有限;(四)藉由自製的分層取樣器的水質分層調查得知,田寮河在鹽度、總懸浮量及河流污染指標,上下層反映出不同的水質結果,也讓我們更加清楚河流的污染情況。再者,分層取樣方式可推展到台灣其他河川水質的調查,讓我們更加瞭解整個河川各層面的水文狀態。

對流胞狀雲的實驗模擬

當冷氣團從大陸移動到海面時,常會形成一些特殊的雲,常見的有雲街與胞狀雲。胞狀雲因其成雲機制與分布差異又可分為開放與封閉的形式。本實驗藉味噌湯不同加熱條件下所產生的圖形模擬大氣中胞狀雲的對流,並探討不同溫度與厚度下,味噌湯的加熱對流圖形差異與大小變化。 實驗發現味噌湯在低溫加熱時,其形成的圖形較類似開放胞,我們認為是溫度較低時,流體下沉的力量較向上對流的力量強,與形成開放胞的條件相同;高溫時,其圖形較類似封閉胞,我們認為是溫度較高時,流體向下對流的力量較向上的力量弱,符合形成封閉胞的條件。且流體厚度增厚時,所形成的對流胞大小也會增大。另外,流體在旋轉狀況下所形成的對流圖形更接近大氣胞狀雲的圖形。

模擬龍捲風

台灣地區平均在一年中會產生一、兩個龍捲風,雖然其次數不多,然而龍捲風是短時間所生破壞程度最大的風暴系統。本實驗藉由模擬龍捲風的行程,探討其生成的因素。本實驗以『上方風扇』:模擬真實龍捲風的低壓中心,控制電壓的大小以影響氣流上升速率的快慢、『下方風扇』:模擬風切,控制電壓的大小與仰角以影響氣流的水平向、鉛直向大小、『口徑』:利用上方口徑大小以控制氣流鉛直方向上升速率與形成之暴風半徑大小、『高度』:利用高度的高低以控制氣流鉛直方向上升速率。結論:(1)上升範圍(口徑)越小,暴風半徑越小(2)上升氣流(上方風扇)越快,暴風半徑越小(3)風切(下方風扇)風速越大,暴風半徑越小(4)對流高度越低,暴風半徑越小