全國中小學科展

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最佳團隊合作獎

電流熱效應與白熾現象

本實驗以外加電流通過筆芯產生熱,使筆芯發光,探討所謂白熾現象。主要研究重點為找出電流、電壓、電阻、功率、壓力和溫度等之變因與白熾現象之關係,以六種不同波長之濾光片配合六個光度計,量測筆芯之發光程度,並嘗試用紅外線熱像儀定性測量筆芯於白熾狀態下之溫度分布。實驗結果發現,筆芯於白熾狀態下會變細。在同一實驗條件下﹝固定電流﹞,筆芯在壓力為5cm-Hg 時比在76cm-Hg 狀態下,發光時間至少延長一倍,由此可推之氧化反應為筆芯變細之主要原因。並以黑體輻射理論,嘗試推導出由光度計所量測之照度與溫度關係式,以解釋筆芯白熾現象。

猜不透我的心──探討影響颱風路徑的原因,及不同颱風路徑造成的災害

本報告主要研究不同變因對西太平洋颱風移動路徑之影響,方法為使用旋轉圓錐盤來模擬高壓風場,以BB 彈射入盤內時,BB 彈的下滑力和離心力平衡後,其移動的路徑,模擬颱風進入副熱帶高壓後的路徑變化。實驗結果發現,模擬高壓越強,模擬颱風越不易被快速拋出,且較強模擬高壓橫移時,模擬颱風的路徑也隨之偏轉。對照實際情況,發現高壓越強,颱風較不易被拋出,而順著高壓西側北上,有些更因高壓移動,路徑隨之偏移而接近台灣。實驗發現颱風不會被高壓直接向外推出,主因是摩擦力較小時,氣壓梯度力和科氏力平衡,形成幾乎平行等壓線的駛流風場帶動颱風移動。另外,侵台颱風路徑不是造成全面降雨的主因,明顯外圍環流及颱風眼對全面降雨的效果更強。

寒暖霜晶透春秋~探索天氣瓶

本篇報告從天氣瓶的基礎認知著手(第一部分),藉著增加天氣瓶的鹽類、藥用酒精之含量(第二部分),找出每一種物質對配方溶液的影響;接著減少水分,發現水分對天然樟腦藥用酒精溶液的析出溫度有增加的趨勢(第三部分)。由前方探索,我們用找到的規則性,製作對二氯苯藥用酒精溶液,並添加水分,增加析出溫度,做出第一種系列結晶溫度的水晶腦天氣瓶(第四部分),最後找到萘片結晶相關條件:在酒精中增加丙酮,減少析出溫度,終於得到第二種系列結晶溫度的萘片天氣瓶(第五部分)。 以原配方天氣瓶為主軸,統整查詢的資料,改變不同的物質,我們發現不同天氣瓶的內容物溶劑比例對析出溫度有規則性,可以推算公式,做出各具特色的美麗天氣瓶。

萬“重”一“心”—Echois三角形之探討與推廣

本研究試圖從三個正三角形所產生Echois三角形的特性,推廣至任意多個正多邊形與相似多邊形所產生的Echois圖形的特性。我們利用電腦進行動態幾何實驗,發現Echois圖形與原圖形之間的關係,並進一步驗證,同時在圖形變換過程中,觀察圖形退化的一些有趣現象,從而對一個三角形的三頂點與其重心的關係,擴增到Echois圖形與其一群圖形之間的關係,對重心的概念產生更深一層的認識。

異色芒草株-五節芒(Miscanthus floridulus)變色機制之研究

禾本科是台灣常見的野生植物,經觀察發現此科植物普遍有變色現象,其中以五節芒(Miscanthus floridulus) 的變色現象比例最高也最頻繁。本研究主要針對五節芒各部分出現的不規則紅色現象進行分析,探討其成分、推測原因並瞭解此現象對植物本身的生長影響。結果顯示,此現象分佈在五節芒的各個部位,變色成因與土質、土壤酸鹼度並無關聯,而是與水分含量有一定相關性,且針對化學分析後,證實此變色現象是單寧酸所致。從實驗結果推測,五節芒的變色現象可能是在植株遭受破壞後,為應對被傷口吸引而來的植食性動物所產生的防禦機制。

透明土壤

記得92年剛入學高一時,本校園藝科在全國科展以雪碧飲料加入花瓶內水中,可延長花卉凋謝的期限而獲得優勝,其實只在水中加肥料也可達到目的,但對於植物生長的過程,欣賞者的喜悅並未提升,如果能以透明呈現所有植物或花卉,從育苗發芽階段起,到開花結果,週期性循環、季節性調節或控制,都能隨心所欲,這是一條有潛力的市場通路。不但可以賺錢而且兼具教學、經濟的效用,提高購買、欣賞的慾望,更可提升生活情趣。從92年起,試驗至今,終於有成。國內精緻農業發展,已歷經一段時間,且頗具規模的實作場,也分布頗廣,但透明、透氣、透水、保濕、已施肥、可染色、可閃光、香精調氣味、防腐、防臭的土壤尚未被開發,本創作的發表,就是提出上述的特點,不但可提供插花,且可種植農作物,全部過程透明化,遂取名「透明土壤」。可透視植物根部發育成長的全部過程。樹木的成長期很長,且有乾燥或嗜水性樹種的區別,目前正進行實驗當中,期待不久的將來,也有樂觀的結果。如今我們即將踏入另一個學程,感謝學校老師的指導,更感謝各界的支援與批評指導,謝謝!!

「液表」人才—同性相吸,異性相斥

液體「內聚力」大小與液體固體表面的「接觸力」,將決定液體與固體接觸的接觸角。燻黑的玻璃會產生碳微粒,造成液體的疏水性,探討液體親水性和疏水性在沉體和浮體時接觸角的變化。我們發明了一種簡易的方法測量液體的表面張力係數,既方便又準確;實驗中我們得到一個物體密度大於液體的漂浮體,除了一般所知的表面張力外,還有因液體表面形變所造成的浮力。另外,若兩漂浮體的接觸面同為「上凸」,或同為「下凹」時,則兩漂浮體間會有吸引力;若兩漂浮體的接觸面相異時則有相斥的現象。我們利用兩種裝置設計,測量吸力與相斥力的大小,利用實驗結果和理論分析,發現這個作用力與表面張力及接觸角有關,而且兩物體越靠近,此作用力越大。

光敏電池與自製電表

在現代科技不斷的發展之下,人們無意之間消耗了許多自然資源進而造成地球暖化,而現在各界的環保意識抬頭,都想要找出可以減緩地球暖化的替代能源,藉此有很多新聞都報導出近幾年研究出來的各種運用再生能源的裝置或配備,因此引起我們對於研究能源的興趣。民國97年一位虎尾科大的教授帶領著學生做研究,研究出了一種有機電池,因為這個電池可重複使用的性能再加上低污染而且成本又不高,在台北國際發明展得到了金牌獎的佳績。當我們看到這則報導之後,馬上興起了研究的念頭,想要了解這號稱”無污染有機葉綠素電池”的秘密,藉由研究太陽能葉綠素光敏電池的主題,把最主要的材料──葉綠素進行改造,並且改造出發電效能比較好的電池裝置。

「瘋」力發電~風力發電研究

近年來,溫室效應的話題引起全界的關注,如何節能減碳,幫地球降溫,是許多政治人物、科學家在努力方向。華視電視台曾播放了一個「正負二度C」,看了這個影片,我們更覺得減少溫室氣體排放,找出綠色替代能源的重要。我們居住的馬祖,雖然人少地小,較無舉足輕重的地位,但每一個人若有環境保護的素養,並確實的做法才行,地球一定會降溫的,生物也會快樂活著,沒有物種會消失。 根據維基百科資料,每天的太陽能會有百分之三左右轉成風能,如何有效利用風能是各國努力的目標,我們決定效仿風力發電,期望能喚起世人對綠色能源的關注。本項研究是利用「磁電感應」的原理,研究如何利用風力帶動風車葉片旋轉,產生足夠感應電流,讓LED燈泡發亮。

以Hα、K-Line、UV、Soft X-ray波段太陽影像試求太陽光球層之上的徑向較差自轉

本研究以網路上Soft X-ray、UV195 A、Hα、K-Line波段太陽影像和MDI太陽影像上黑子、光斑經度位置的逐時變量,試求太陽自光球層以上各層(光球層→色球層→色球-日冕過渡區→日冕層)是否有越高層轉速越慢的現象?在求黑子、光斑位置方法上,曾利用1.傳統方法以太陽面經緯度圖套量列印的觀測圖;2.掃描太陽面經緯度圖→透明化→套疊網路提供的太陽影像,於螢幕中讀出位置;3.由PhotoShop軟體讀出黑子、光斑位置,再以(1)台北市立天文科學教育館和Peter Meadows提供的黑子位置計算程式;(2)在EXCEL軟體中套用日面座標等公式來求。結果:1.在大量觀測圖的位置量取上,用3.(2)方法較省時、省紙墨,且誤差減小。2.在徑向較差自轉的探討上,不管在哪個緯度,自光球層以上都有各層轉速不同的現象(徑向較差自轉現象),但並非越高層越慢,而是在大部分緯度處呈現 光球層高層→色球層→色球-日冕過渡區→日冕低層 (加速或同速或減速)→減速 → 加速 的快慢交替現象。