全國中小學科展

地球科學科

2010-2017年臺灣空氣污染(含風險)的調查分析與探討

空氣汙染議題,在近兩年吵得沸沸揚揚,關心空氣品質的情形是否又紫爆,似乎已成為臺灣人們的全民運動,中、南部的空氣品質較差,與火力發電廠相關性確實很高,季節與風的吹向,也影響臺灣空氣汙染濃度的變化,冬天只要境外汙染濃度偏高,東北季風的來臨,就會將汙染物帶到臺灣來,濕度也是影響汙染物濃度的原因之一,夏天的濕度比冬天的高,大量的水氣、雨量,可以把較多的汙染物給沖洗掉;溫度與氣壓也有微妙的關係變化:氣溫愈高,氣壓愈低;氣溫愈低,氣壓愈高。高氣壓不易降雨,讓冬天產生很多的汙染物;低氣壓容易降雨,夏天的汙染物,呈現濃度較低的情形,就診人數因科技發達,延緩人類罹病、致死,但PM2.5相關疾病死亡率正逐年提升中。

天搖地動

位屬在地震頻繁的台灣,近年來頻受地震禍害,尤其以房屋倒塌造成人民生命財產損失為最。有鑑於此,我們希望能利用各種實驗來探討建築物的方向、樓層的高度、地基的材質、建築的造型對於耐震的強度的影響。希望能找出最安全的建築物在地震發生時,能將傷害減到最低。也許我們目前還無法阻止地震的發生,但我們卻能盡量讓災害程度降到最低。

人造雨

原來,古代旱災發生時,人們祭天求雨,和最近幾年科學家們用的人工造雨方法,有著相同的科學根據的,怎麼說哪?讓我們的實驗來告訴你。雨是天空上方的雲遇冷凝結而成的,想要天空下雨,首先要有雲(水蒸氣),再則要遇泠,但並不是所有的冷雲都會凝結成雨,有時它們需要一些幫手,來讓原本分散的小水氣團結起來,而這個幫手,就是我們要研究的雨種(凝結核)。由我們觀察及實驗前準備的資料,我們可推測出影響人造雨的主要因素,而我們實驗主要就針對這些因素,期望能找出最有效的造雨方法,以使乾旱缺水的問題獲得疏解,而最重要的是在疏解旱象的同時,能兼顧自然環境的生態平衡。

石之覓

對於自由中國之高中科學教育而言,七十三學年度實是教育史上嶄新的轉捩點。我們除了由衷感佩政府為科學教育之紮根所做的一切努力外,更有感於高中新科學課程教學之任重道遠,故針對地球科學中「岩石」單元之教學,從事鄉土資源之尋覓與探討活動,並加以研究,製作成一系列礦物岩石標本,實物幻燈片及相片等的「視、觸」教具,冀能運用於實驗教學活動中,正確導引升學主義衝擊下之學子認清生長的環境,進而去適應、喜愛、並運用環境,使課內知識與現實生活密切融合,充分發揮新科學課程之精神。

走過四重溪

從地科課本裡,我們知道了岩層會產生褶皺,是因岩層受應力作用後產生不均一的應變造成的。而褶皺所造成岩層層理的形狀,通常有開放性的褶皺與封閉性的褶皺。我們經常看到開放性的褶皺,就從沒有看過封閉性的褶皺。 民國73年7月號的科學眼雜誌上,刊登了一張ㄈ字形的偃臥褶皺露頭的照片,據老師說 : 此褶皺位於四重溪畔。在好奇心的驅使下,來到了四重溪,涉水到達露頭,(以下簡稱四重溪露頭),其景觀只能用鬼斧神工形容,當我們爬到露頭中心處,結果發現並非ㄈ字形,而是一個封閉性長橢圓形的褶皺。為何會產生這種褶皺的疑惑湧上心頭,所以請老師指導,作實地的研究與測量,並且回到學校實驗室嘗試以黏土、石膏作模擬,所以我們另找了兩處露頭作勘測,一位於199號公路旁軍營附近(以下簡稱軍營露頭),另一位於石門古戰場紀念碑東邊(以下簡稱石門露頭)。

是晴天霹靂還是雷雨交加?

本研究探討閃電的發生與環境變因的關係,主要可以分成兩個部分:第一部份我們先分析各地的落雷閃電發生次數,比較不同季節、地形、地理位置及不同天氣狀況,例如冬季冷鋒過境時的鋒面雨、春末夏初5月到6月的梅雨季、夏季8月西南氣流強降雨事件中的閃電次數,並依當時環境因素進行推測。第二部分,我們進行有關閃電的模擬實驗,在封閉的保溫玻璃箱中試著改變不同的溫度和濕度,對實驗的結果進行討論、分析,找出影響閃電發生的環境因素。

電腦在地球科學上的應用

自從人類進入了太空之後,天文研究乃成為太空科學的一大主題。如今已進入了資訊時代,一切複雜的天文運算,很容易可以因而解決,而氣象更是與我們的生活息息相關,數值化的氣象分析,更有助於氣象的預測。於是嘗試應用電腦為工具在地球科學上做有系統的研究。正如馬克吐溫所說:「人們時常關心氣象,卻很少去了解氣象。」盼藉此機會,能激起大家對現代地球科學的重視。

學區內田間土壤樣品採集、分析及地力的調查

去年久未下雨,水源不足,致第二季水稱未能播種,鄉民改種大豆、綠豆、玉米等作物”結果收獲欠佳,不及成本,鄉民甚為困惱,幸蒙政府德政撥專款補助。我們覺得奇怪,為何本鄉種植水稻收獲頗豐,而改種大豆、綠豆、玉米等生育不良,是否與士壞等因素有關?孟子謂:「諸侯之寶有三,土地、人民、政事」,又國中「公民與道德」第五冊第一章「國家與國民」裏也講到國家具有四個構成要素:「人民、土地、政府、主權」上述四項是構成國家缺一不可的要素,充分表示立國之本為土地”我們認為凡一個國家必須據有足用之地,且必須認識其土壤而予以適當之保育,則其文化之傳統,可無止境矣。所以我們本著「愛鄉更愛國」的精神,邀了六位同學來研究此項間題,並請校長和陳老師指導,我們就利用假日及課餘時間收集各種資料,從事此項研究。更希望藉此科學展覽的機會,誠懇請教各位先進專家,賜給我們寶貴的知識與經驗,好作更進一步的探討及改進。

探 討 恆 春 落 山 風 風 速 變 化 之 因 素

利用中央氣象局及國防部提供之恆春和綠島的天氣資料,以線性迴歸的方法,探討恆春落山風的特性。發現東北季風厚度約1500公尺,恆春落山風風速與綠島附近氣壓梯度力有明顯正相關並且恆春風速與綠島風速變化之相關係數最大值總是發生在綠島風速變化之後大約2至7小時之間;另外當恆春地面風速大於綠島地面風速的情況發生時,大氣結構的狀況是925hpa到850hpa之間氣溫遞減率大於850hpa到700hpa之間的氣溫遞減率,即上層結構比下層結構更穩定。

光環與焦點太陽位置觀測儀

時代日新月異,科學教育的推動,有效的造就人才,促進科學的研究與發展,是今日教育的重點之一。設計有效的科學教具,藉這簡單儀器的觀測,有助於概念的說明,各種現象的解釋,更重要的是使學生實際觀測,加深觀念與徹底的理解,有興趣於觀察自然現象的奇觀,探求宇宙的奧秘。祇有經由觀測所得,始能成為真正本身的知識。去年曾經設計製作「多功用日晷儀」利用日影觀測,對教學上的效益匪淺。因此,今年繼續研究,配合國民小學社會科第八冊六年級下學期第一單元“地球的運動和季節的發生”及自然科第七冊六年級上學期第八單元“地球的自轉”、第九單元“地球的公轉和四季” ,著手設計構想創新,富有啓發性,使學生更容易了解有效的科學教具 ─ ”光環與焦點”太陽位置觀測儀。如何從基本觀念上逐一理解,進而探討科學的本質,化抽象的觀念為具體的產物,就是學習自然學科的目的,亦正是設計製作本觀測儀的動機。