全國中小學科展

最佳鄉土教材獎

「鏽」給你看—不鏽鋼生鏽之探討

不鏽鋼是會生鏽的。它之所以能在一般情況下不生鏽,是因為含有不易生鏽的成分,如鎳與鉻。根據高一所學:鋁的表面氧化層可防止其內部繼續氧化,故我們希望比較其與不鏽鋼的差異。首先取用市面上最常見的三種不鏽鋼:SUS 304、SUS 316和SUS 430,進行分項實驗。第一項為觀察不鏽鋼加熱至不同溫度時的顏色變化;接著依據我們的推測:不鏽鋼表面也有氧化層保護內部,於是設計各種抗氧化試驗並藉物理方法檢測其表面的粗糙度。再來試將其進行生鏽反應,生鏽反應主要肇因於水和氧,而酸液與食鹽又將加劇反應。先將調配後的溶液噴灑在不鏽鋼上遂放置於室溫中,再觀察其變化。由於不鏽鋼表面會產生褐色鐵鏽,因此最後再利用草酸將鏽去除,並觀察其重量變化。

一線生機 「快速逃生窗」

一、突破傳統逃生鐵窗以鎖頭鎖住,造成逃生不易。二、分秒必爭,使用者可輕易打開「快速逃生窗」。三、小偷及幼童無法輕易打開,符合實際需求。四、具有緊急明燈及緩降梯逃生掛鉤,方便夜間或高樓逃生使用。五、實用性高、價格低廉可積極推廣,深具潛力。

多面體的探討(巴克球為最接近球的多面體?)

在高中數學第三冊中我們剛了解圓與球的性質,再加上國中常接觸到許多正多邊形其內切圓及外接圓的問題。這令我們聯想到:是否所有多面體都有內切球與外接球?若有,它們間的關係又是什麼?恰巧,化學老師在課堂上提到了由六十個碳原子構成的C-60 模型,而我們發現,以數學的角度來看,“C-60 ” 是由數個正五邊形與正六邊形所構成的立體圖形。在我們與數學老師討論後得知這種由十二個正五邊形與二十個正六邊形所構成的立體圖形就是所謂的”巴克球”,且從數學刊物上看到”巴克球為最接近球體的多面體”。這引發了我們的興趣,因此我們決定就這方面的問題展開討論。

「蓮蓮看」–「奈米小精靈」

奈米科技是一項高科技,甚至被公認是二十一世紀最重要的科技產業。事實上在我們周遭自然環境中處處充滿著許多奈米現象,等著我們去發掘。本研究將分別在蓮花等30 種植物的葉面分別滴上水、墨汁及蜂蜜,帶我們去發現由於「奈米小精靈」在蓮花葉面上的作用,使得水、墨汁及蜂蜜在蓮花葉面上均會集結成珠,如將葉面與地面保持45 度的夾角,觀察並記錄其流動情形,會發現不論是水、墨汁及蜂蜜均會瞬間被滾走。蓮花這種自潔的功能,事實上就是一種奈米效應。只要我們用心觀察,會發現自然界中蘊藏著許多奈米科技的概念,值得我們去研究。經由以上的發現,本實驗將以珠針、保力龍球及保力龍板來實際模擬三種不同等級結構的植物表面,其中有具奈米結構的蓮花和具微米結構的芋頭及一般無奈米及微米結構的姑婆芋葉面。製作完成後,以大的海綿球替代灰塵來解釋,為何蓮花具有自潔效應(蓮花效應)。

2D電鑽研究與設計

居家DIY中最常用到的固定工具非「膨脹螺絲」所屬,俗稱「壁虎」。凡是家中,有需要固定在牆面、天花板的東西用它準沒錯。在安裝「壁虎」前,一定要先在牆上鑽一個適當直徑的孔和所需鑽入的深度。要如何快速且準確的鑽出一個「壁虎」所需用的孔,考驗每個人的技術,也直接影響日後懸掛重物時,「壁虎」可承載的安全重量。本研究為設計一個便利的電鑽外掛裝置,任何電鑽外掛上後,就可利用裝置上的「超音波」快速的測量出裝置至牆面的距離,並可自行設定所需的「壁虎」長度,當手持電鑽鑽入深度到達設定值時,自動告知使用人,且利用裝置內的「加速度計」快速判斷使用者的電鑽是否保持水平。讓每個人都能輕鬆的享受DIY後的成就感。

新世代生質能源--糠醛的製備與研究

本研究目的在於利用農業廢棄物輔以微波加熱大幅加快反應速率,製作替代能源的重要先驅物????????---糠醛,經由糠醛產生的這種液態燃料與生質酒精不同的是,凡纖維素皆可反應製造,即使雜草也不例外,如此一來,生質能源會與人類爭食的疑慮也得以解決。本實驗主要分成兩大部分,第一部分為利用木糖進行反應,改變加熱功率、加熱時間、木糖跟酸的比例,找出反應的最佳條件。第二部份則是直接從纖維素(農業廢棄物)進行反應,以不同的農作物進行反應以找出最適合用來生產糠醛的材料。 美國過去曾經做過類似實驗,然而卻是利用加熱板進行實驗,往往要耗費數小時的時間,因此我們用微波加熱大幅的減少反應時間,以更有效率的方式達到省時、節能的目的。

大坵島梅花鹿食性調查

本研究係以調查線穿越法,進行北竿鄉大坵島上梅花鹿所食植物之種類調查。本研究共進行二次登島調查。二次登島調查所觀察到的景象有所不同;九月份所見植物生長茂盛,容易在路邊見到落單或成群的梅花鹿,且願意和人親近;四月份所見植被大部分乾枯,僅陸續長出新芽,路邊少見梅花鹿,僅在快離開大坵島時在遠方見到成群梅花鹿在覓食。經統計,在島上發現具有食痕的植物種類如下:蕨類植物:2科2種;裸子植物:無;單子葉植物:5科20種;雙子葉植物:29科56種;其中,最受梅花鹿青睞的植物共有五科,分別是莎草科、禾本科、桑科、薔薇科及菊科。建議在下一個冬季來臨、食物不足時,可優先提供上述糧草供食用,以免梅花鹿因食物不足而死亡。

「牆」「牆」滾-颱風雙眼牆形成機制之探討

本研究的目的在於了解:探討判讀颱風雙眼牆的方法、挑選雙眼牆颱風個案、雙眼牆颱風之特徵及雙眼牆颱風之可能形成因素,由研究得出下列結果:一、我們判斷的依據是只要兩層?回波區中夾有明顯無回波區或弱回波區即為雙眼牆颱風,依此挑出14個雙眼牆颱風個案。二、雙眼牆颱風皆為中強颱,其七級暴風半徑均達180公里以上。三、近中心最大風速在颱風雙眼牆結構出現前後短期內並無明顯變化,而時間的範圍拉長後,可以發現其結構的出現約在近中心風速最?的期間。四、雙眼牆颱風內外眼牆的角速度大略成正比,且比值都在五倍以上,而大部分的比值集中在約5~8倍。五、距地表在兩公里內的風速隨高度的變化率較高,兩公里以上風速隨高度的變化率較小。而雙眼牆結構出現時間長度和風速隨高度的變化率之極大值並無特別關係。

絲絲入色

本實驗主要探討耐綸6,6製備方法的改良(改變聚合單體濃度、溫度、溶劑種類),將耐\r 綸材料以自製天然有機染料(水筆仔、梔子、芭樂…)加以入色(直接入色、間接入色),最後\r 測量每種材質韌度。\r 一、濃度為0.3M 的己二醯氯和0.25M 的己二胺進行實驗,聚合情況最良好,韌性最佳可\r 承受203.2 克重拉力。\r 二、聚和溫度為40℃時,耐綸聚合韌度最好可承受200.2 克重拉力\r 三、單體己二醯氯溶劑正己烷改換成正庚烷,聚合情形比原先好。\r 四、間接入色:\r 1.不加熱入染:以梔子染液入色後的韌度最佳,可承受105.1 克重,芭樂次之。\r 2.加熱入染:以芭樂染液入色後的韌度最佳,可承受120.1 克重拉力,梔子次之。\r 五、直接入色:韌性度以芒果染液最佳,可承受110.1 克重拉力,構樹次之。

凡得格拉夫起電器之製作與研究

本研究,從自製 Van De Graff generator(本文之後皆簡稱為 VDG)開始,利用手邊能取得的東西,找到合適的 VDG 材料。之後,控制一些變因,找出影響帶電金屬球殼電壓的因素,藉以調控電壓。