全國中小學科展

地球科學科

搬運營力與波痕的實驗研究

河川是自然界中珍貴而且可以更新的資源,其提供我們大自然無盡的資訊寶藏,期待青少年投入探討研究。流經學校附近的北港溪汨汨的流水及波浪的沙痕常使見到此景觀引起強烈的震撼。河川搬運營力產生的波痕及漣漪在野外各河川均變化萬千,此為地球科學良好的野外教學素材,然而室外教學常受到地域時空的限制,在此前提下,學了有關此方面的知識常有人心空虛落寞感。因此嘗試設計一組模擬搬運營力的演示器,用以展示於室內教學,以便加深學習效果。

以竿窺天

隨著春、夏、秋、東季節的不同,太陽在中天時間的天球位置南北來回移動,藉著中天時間的竿影觀測,探討出太陽垂直照射在地球上是在南北回歸線之間作規律的簡諧運動,同時導出一公式,以方便全球各地皆可以用一根竿子簡單的設計一天文觀測臺。

氣流的奇妙旅行

學校興建教室大摟,將原來座落於第三棟前面的「 氣象觀測園」,隔絕在校園的西北角落,使我們觀測天氣變化產生種種困難,同時由於建築物的阻擋,使得風向器所指的風向,和 「台中氣象觀測站」的風向指示完全不一樣,並且有點亂,是不是西北方吹來的風受東南面高樓阻擋,會影響「 風」轉向呢?還是西邊有道路或其他建築物的關係,使得風產生許多變化呢?大家都很好奇,很想探個究竟,於是設計各種不同的模型來做實驗,以解決問題。

小型單體珊瑚的秘密

本研究對象為台南山區的小型單體珊瑚化石。我們採集一些柳營尖山、大內口林、左鎮竹坑、二寮景觀剖面、關廟仰龍橋等五處地點的單體珊瑚化石,依其特性與外觀分類,進行出土化石的地層調查與型態分析、硬度與撞擊破壞分析。 我們發現,瘤狀和靴狀單體珊瑚底部的孔洞,是星蟲進出螺類空殼的通道,且與星蟲有互利共生的關係,而出現獨特的移動現象;錐狀和杯狀單體珊瑚,有縱橫兩方向的隔壁,所以結構較堅固。 我們也運用酸液蝕刻分析,對單體珊瑚進行環狀剝殼與橫向切面的結構解析,並結合高倍率顯微鏡,發現單體珊瑚的一些構造特點,進而根據分析結果,配合地質資料,描繪出台南地區地質年代的古地理生態環境。

以古鑑今話土災─草嶺潭崩塌的歷史教訓與林肯大郡事件

去年八月,在新聞、報紙和雜誌上,幾乎天天都會出現林肯大郡的消息;因為溫妮颱風肆虐期間,造成二十八人死亡的慘劇。雖然我們只是個小孩,但我們也想關心這件事:台灣的山坡地開發究竟出了什麼問題?這件事情,讓我記起曾祖父告訴我的故事:在他那個年代,也就是大約民國三十年左右,草嶺清水溪附近的一座山,因為連綿不斷的豪雨,加上地震,使這座山的土石從雲林縣滑到嘉義縣境內,堵住了清水溪河道,形成了一座比日月潭還要大的天然水庫─草嶺潭。可是這座潭幾年後,又因豪雨中被沖毀,造成很多人傷亡。為什麼林肯大郡和草嶺潭會發生這樣的災害?是人為的濫墾、濫伐?還是自然的地形、地質災害呢?為了更進一步的了解,我們就展開了這次的研究活動。

1021世紀洪災

本研究探討宜蘭縣蘇澳地區颱風或超大豪雨來臨時,地形對淹水程度的影響。結果顯示,蘇澳地區地形中心位置較低,一旦下雨,就會形成平地部分區域的淹水。蘇澳地區於2010年10月21日當天梅姬颱風帶來強大豪雨,造成土石流情況嚴重;水深最高達400cm,研究範圍內1/2的區域淹水。廣泛而大規模的土石流及山崩,導致流水宣洩不良,減緩排水速度是帶來災害的第一個原因;單日的雨量逐年增加,驟雨情況發生的機率提高,顯示出極端氣候是第二個原因。加上東北季風和颱風所帶來的共伴效應,潮位對較高的9.10月,在滿潮時期加上足夠的雨量就會造成淹水。我們所製作的模型選用油土做出平地,用ㄧ般的土做出丘陵,模型縮小比例1/5620(89/500000)是我們認為較準確的模型條件。

玩泥巴

暑假時,我到外婆家玩。表哥正在玩泥巴,他把泥土做成碗,然後用力的倒扣在地上。砰!的一聲,碗底炸裂開來,好好玩哦!「我也要玩。」「你自己去挖上來玩吧!」我就去挖了一大包的土來,加些水,和來和去,揉來揉去,總捏不成一個碗來,表哥笑著說:「你在西瓜田挖的土,都是沙,沒有黏性,怎麼做得成呢?」我就跑到菜園去挖,表哥說:「種菜的上壤常常在施肥,有機物特別多,不宜拿來玩,我們還是去稻田挖吧!」在鄉下玩了幾天的泥巴,和表哥的切磋下,對泥土學也知道了不少。還挖了些田土回來和同學一起玩,並且在老師的指導下,我們對土壤做了以下幾項的研究。

水清石見浪淘淨—水庫水力旋流排淤之探討

為改善台灣水庫淤積問題,轉變水庫泥砂淤積問題成為永續資源,使水庫產生長期效益,本研究採旋風吸塵器概念製作結構簡單的水力旋流分離裝置,可在水庫供水時同時排淤,並運用虹吸引水方式抽取淤泥,以高度、管徑、圓桶長度作為影響旋流分離的主因,經實驗發現,改變此三項變因可影響流速進而影響分離率,實驗中可有效分離99%河砂與97.5%白河水庫淤泥。 從模擬水庫排砂的實驗中,探討淤積粒徑的分布區與不同水力排淤工法的效益,依實驗結果得到水力旋流分離適用於水庫中上游粒徑大於黏土的淤積,水庫下游可搭配排淤隧道排出較難分離的黏土淤積,兩者搭配使用清淤將可不再受天候限制,並可蓄清排淤達到節能減碳的效果,延長水庫的壽命並降低原水濁度。

土星光環不見了

根據報導,在民國八十四年至八十五年間,土星的光環將會數次消失,引起我們很大的興趣,於是去請教老師,做了一系列研究。

尋找探討隘寮溪古河道的界線:以土壤性質差異進行初步探討

藉由瞭解隘寮溪古河道的土壤性質,進而以此尋找探討隘寮溪古河道的界線。本次研究結果如下 一、古河道土壤表土層粒徑分布,砂粒最多在中段區域,其次上段區域。黏粒以下段最多,中段區域最少。 二、土壤滲水和質地有關,土壤含砂量越高,水越容易往地底下滲透;土壤含黏粒越高,水較不容易往地底下滲透 三、土壤含有石灰物質只有麟洛鄉民族路表土層,其土壤pH值最高。 四、土壤酸鹼值大部分介於5.2-6.9,屬微弱酸性土壤。 五、電導度只有竹田鄉文筆路超過600 us/㎝。表土層適合一般農作物的EC值(600~350 us/㎝),只有內埔鄉永田路。 六、內埔鄉87鄉道極可能為古河道中段之右岸界線;長治鄉復興路極可能為古河道中段之左岸界線。