全國中小學科展

佳作

教室中的沙塵暴─粉筆灰落塵的觀察與改善

粉筆和板擦是老師們上課時的重要工具,在無法完全不用它們的情況下,我們試圖找出\r 減少粉筆落塵量的有效方法。從實驗中我們發現,教室粉筆的使用量有隨著年級增高而增加\r 的趨勢,用量越多所產生的粉筆灰落塵就越多。\r 我們進一步發現,粉筆經過書寫和板擦擦拭,大約有70%會形成粉筆灰落塵,其中的\r 45%散落在粉筆槽外。散落教室的落塵在有風的環境比無風環境散播得更遠更均勻。而座位\r 在距離黑板2.5m 外受到的影響會較少。此外我們也發現粉筆灰落塵近3/4 來自書寫的過程,\r 1/4 來自擦拭的過程。使用環保粉筆並將書寫速率降低到每秒50 ㎝以下,可有效減少書寫的\r 落塵量。而放慢擦拭速率,並用濕抹布擦過再用乾抹布擦乾,較能有效降低擦拭過程所產生\r 的落塵。

當我們倒在一起--BR 振盪反應的探討

振盪反應是一個很特別的反應,其顏色變化反覆而規律。我們選擇了 BR 反應系作為研究題目,探討反應中溶液的配製方式及轉速對振盪的影響,及各反應物濃度與振盪次數及總時間的關係,並得該反應速率定律式為r=k[KIO3]0.28\r [H2O2]2.38 [CH2(COOH)2]1.21。由於此振盪反應所使用各反應物的相對量相差非常懸殊(莫耳數比KIO3 :H2O2 :CH2(COOH)2\r =40:577:60),因此我們嘗試在振盪過程中加入反應物,並推測反應物所可能發生的反應,發現H2O2 可能同時進行了3 個反應,故所需的量顯得特別多。在反應物中KIO3、H2O2 主要扮演生成I2 的角色,CH2(COOH)2 則是主導I2 消耗的反應,Mn2+ 可催化I2 生成的反應。

孤軍-光滑管琉璃蟻(Ochetellus glaber)缺后聚落的命運

由採集資料及文獻中,發現螞蟻缺后現象並不普遍。而光滑管琉璃蟻(Ochetellus glaber)卻是相當普遍。本研究主要探討光滑管琉璃蟻其居住特性、缺后聚落的成因、意義及缺后聚落中常出現於何種形式,製作符合其特性之人工蟻巢,並進一步探討缺后聚落中工蟻取代蟻后的過程。在飼養中,發現飼養的缺后聚落工蟻有產卵現象,且產下的卵可正常發育,並非我們原先所假設的滋養卵,由此可判斷光滑管琉璃蟻缺后聚落性別決定系統與組織完整的蟻種之性別決定系統有極大差異。根據文獻缺后聚落的生殖方式應是孤雌產雄,由未受精卵發育成雄蟻;但光滑管琉璃蟻是孤雌產雌,不須受精,卵即可孵育成工蟻,與其他蟻種有極大差異。

內接相似三角形的尺規作圖

本研究探討了在任一三角形內,做一內接相似三角形的方法,與存在範圍的討論,並依照研究的內容與過程,分為四大主題:主題一、給定邊上一點作內接相似三角形經由相關資料的協助與我們自己的研究,本研究提供了三種作圖法:垂足法、軌跡法、旋轉法。主題二、內接相似三角形之存在範圍給定邊上的點,並不一定可做出內接相似三角形。因此在邊上有「臨界點」的存在。並依照不同的條件分做二十六種狀況討論。主題三、給定形內一點作內接相似三角形將給定的點在邊上移動時,所做出三角形的邊形成了一個拋物線的軌跡。經由探索拋物線的性質,完成了給定三角形內一點,作過此點的內接相似三角形。並且運用主題二的結果將三角形內分為四區,由點所在的位置不同,最多可做出兩個內接相似三角形。主題四、最小的內接相似三角形作圖利用主題三的研究結果,我們也提出了最小內接相似三角形的尺規作圖法。由以上四個主題的研究,我們完成了給定邊上和形內一點內接相似三角形的尺規作圖法和可以作圖的範圍,以及最小內接相似三角形的尺規作圖法。

海角七號沙灘Vs旗津海灘

旗津海灘的砂子以黑色最多;白砂灣海灘砂子顏色以白色最多。高雄往南至楓港溪以北沙灘是灰黑色;墾丁沿岸的沙灘全是白色。高屏以南的山區以灰黑色頁岩與砂岩較多,而旗津海岸的砂子來自高屏的山區;恆春半島沒有河流,白砂灣的砂子來自墾丁海底貝殼砂。

開管壓力計在化學上的應用研究

1.應用開管壓力計測量反應速率\r 優點:在短時間內,可重複地做,節省時間及藥品。\r 2.應用開管壓力計驗證亨利定律\r 優點:有關亨利定律方面的實驗,高工基礎化學實驗中都沒有殊為遺憾,本實驗設計可提供理論與實際的結合。\r 3.應用開管壓力計測量液體的密度\r 優點:本實驗設計,和比重計一樣,可直接讀出密度,不必再經計算。\r 4.應用開管壓力計探討壓力與分子數關係\r 優點:利用簡單設計,即能顯示實驗結果且材料取得容易。\r 5.應用開管壓力計驗證氫比空氣擴散更快\r 優點:利用廢棄的塑膠瓶,來做多孔罐,即能由壓力計兩端的壓力差看出氫比空氣擴散更快。\r 6.應用開管壓力計測量氣體擴散速率\r 優點:設計簡便,且可精確的看出氣體擴散開始和結束,因此可準確量出擴散的時間。本實驗可取代課本利用氨和氯化氫的擴散來測量擴散速率。因氨和氯化氫都有毒,且時間掌握不易往往誤差很大。

運用影像量測與遠距網路技術於沖壓模具之整合研究

本研究係結合沖壓技術、影像量測與遠距網路的技術,來整合一個沖壓應用系統。首先以科學與節省成本的田口方法規劃且進行沖壓實驗,再以影像技術建立一個精準的量測系統,透過影像量測探討其沖壓的毛邊與剪斷面的變化,且透過遠距網路監控的技術,達到即時溝通、討論設計。而本研究最後將此三方技術有效的整合建立成一個沖壓應用系統,而透過此系統可供業界兩地進行交流,突破空間、時間的限制與浪費不必要的資金,也可防止商業機密外流,在學校可以使老師透過電腦螢幕觀察加工實作的狀況或是應用於教學上。

有氧運動-由自製反應器探討過氧化氫分解速率

一、利用了國中所學的原理,來製作定量式排水集氣法的儀器,用簡單的材料製作出可測量過氧化氫分解反應速率的儀器。二、利用改變過氧化氫水溶液的濃度測定過氧化氫水溶液分解的反應速率並推求反應速率定律式及反應級數。三、利用改變二氧化錳的量測定過氧化氫水溶液分解的反應速率,進而推得非勻相的催化反應與接觸總表面積有關。四、利用改變溫度高低測定過氧化氫水溶液分解的反應速率,發現溫度越高反應速率越快,但溫度太高雙氧水分解速率變化量有緩和趨勢。

Pitaya的異想世界-火龍果莖多醣體之應用

『懂環保、愛地球』已經成為現代社會的潮流,報紙又出現農委會收購產量過剩的蔬果,將盛產的蔬菜廢耕當成綠肥,但實際上綠肥的效益卻很低,透過檢測蔬果與農作廢棄物中是否含有多醣體?找出新的應用設計這個實驗。研究結果發現:蔬果含無色、透明的多醣體,如紅山藥、火龍果莖、米糠等。利用多醣體的條件可以應用在我們的萃取實驗上,依照分子量大小不同來析出,為了減少我們在萃取多醣體時的成本,將探討多醣體用酒精沉澱的最低濃度,而且分子量和此實驗也有關係;還可進一步用吸水力比較實驗觀察到火龍果莖多醣體的吸水力大於蘆薈多醣體。最後將多醣體粉末回溶應用在切花保鮮、植物保護、人體皮膚保溼實驗,發現火龍果莖多醣體在皮膚保溼有顯著效果,火龍果莖是含多醣體最具應用潛力的材料,期許能廢物變黃金,創造經濟效益。

地震逃生安全裝置

本研究旨在探討地震到達一定程度時電源能自動跳電和自動關閉瓦斯的方法,其次分析地震感測器安裝在牆壁上與安裝在櫃子上的差別,並以地震體驗裝置探討「單一固定方向地震」與「水平垂直方向同時作用之地震」之震動大小有何不同。本裝置能防止地震造成的火災,減輕地震災害以降低人員的傷亡與財物的損失,再地震發生時能自動處理一些用戶無法完成的安全動作,增加地震時逃生的機會。本研究藉由台中縣消防局之地震體驗車,進行了各項地震實驗,包括各震度之地震跳電實驗、固定方向與水平垂直方向同時作用之地震實驗以及地震感測器不同安裝位置實驗等,以驗證本安全裝置能依用戶之不同需求,自行設定地震跳電級數,在發生有感地震且達到設定震度時自動啟動安全裝置。本研究經由實驗及統計分析的結果,獲得下列結論:一、採用無熔絲開關(附跳脫線圈及警報接點)、自製地震感測裝置以及瓦斯專用電磁閥等,即可達到地震到達一定程度時電源能自動跳電和自動關閉瓦斯。二、地震感測器安裝在牆壁上與安裝在櫃子上的差別,在於安裝在櫃子上會有較大的震動,因此地震感測器建議安裝在牆壁上,已達到正確偵測地震震度之目的。三、經地震體驗裝置實驗得知,「水平垂直同時作用之地震」與「單一固定方向地震」之震動程度相近,因此同級地震搖晃一個方向和搖晃兩個方向的地震相比較,在共同方向的震動大小並無不同。四、地震時啟動逃生裝置之方法,是利用地震感測器去觸發無熔絲開關之警報接點,即可啟動逃生安全裝置,接著系統就會自動關電、關瓦斯、開啟緊急照明以及啟動緊急疏散的語音廣播等。