全國中小學科展

佳作

岩石球狀風化的探討

研究之初我們先踏查大台北附近出現球狀風化岩石聚集區,再選定地點做形成原因的探討。做法是仔細調查球狀風化區,岩石的數量、種類、層數及厚度、岩性、氣候條件等。另將岩石及風化物帶回實驗室,利用自行設計的方法,研究其膠結程度、熱脹冷縮、均質程度、含不含水體積變化、受力產生節理方向等,用來應證、分析自然環境的影響情形。我們也應用模擬及實地測量歸納出:岩性均質且風化速率較快的岩石,容易形成葉狀或球狀風化物層而剝離母岩;在水分乾、濕變化大情況下,易使風化物形成層狀;溫差大易使岩石呈片狀剝離。最終求證出溫差與水分兩因素是最直接影響風化物的層數與風化層的厚度。

居家安全保全系統

一、 我們成員中就有一件活生生的例子,就當他放學回家開門的一瞬間,卻發現凌亂不堪的房間以及被撬壞的鐵窗,他急忙地清點家中的損失,果然損失了一台剛買沒幾天的電腦以及好幾萬的金飾、現金,於是他與父母到警察局報案,但筆錄作一作後似乎沒有很大的效果,幾個月過去了,連一點回應、線索都沒有,換來的只有絕望和自認倒楣的心態,警察也不可能家家戶戶二十四小時監控著您的住家,以及用諸如此類的字眼來回應你的報案,那位員警解釋這幾年以來最頭痛的問題,只好自己好好小心來防範宵小再度光臨,於是我們創造了一套新式且安裝簡易的居家保全系統,以我們小小的心願完成人們的心安。\r 二、 近八成八人們認為目前竊盜問題嚴重,近七成二人們對於破案率不滿意:竊盜案件從民國88 年的27 萬多件,逐年提升為民國89 年的30 萬5 千多件、民國90 年的33 萬8 千多件以及去年的34 萬多件,由這些數據得知,竊盜案件越來越多,逐年增加。\r 三、 結合目前在學校所學的知識,結合心中所想像的,製作成實體具有警示、嚇阻及防範未然等功能。\r

生生不息--生質產氫發電

本研究中,我們利用厭氧產氫菌分解有機質,由過程中找出厭氧產氫菌醱酵產氫最佳環境因子,再於攪拌式反應器中添加活性炭粉進行連續式醱酵產氫實驗。在一系列的研究下,最終找到最佳環境因子醱酵產氫,分別為污水處理場污泥、培養溫度40℃、攪拌速率150?rpm、蔗糖為基質碳源濃度為30000?mg?COD/L、pH?值維持在pH=6.0,為最有利於厭氧產氫菌進行產氫。而於攪拌式反應器內添加活性炭粉,將有助於液態產氫污泥凝聚成顆粒污泥,而本研究於HRT=1?h時,產氫速率可提高到7.03?L/h/L,相當於每日每公升反應器可產生168?L的?H2,最後產生的氫氣結合氫氣純化裝置與燃料電池後,產生電壓最大可達3?V,已成功讓1.5?V?燈泡發亮、電風扇轉動與進行水的電解實驗。希望本研究將進一步應用在澱粉或纖維素醱酵產氫,以分解自然界許多過剩的廢棄物質,成為一種潔淨環保再生的未來能源。

打破價格迷思-美麗從頭開始

市面上的洗髮精種類繁多,為了選擇對頭髮最有效的產品,我們收集了24 種洗髮精,以1:10 的比例和水稀釋,以油性、中性和乾性的頭髮各一根,作為實驗對象,放入稀釋後的洗髮精內,浸泡10 分鐘後沖水,再把頭髮放進顯微鏡下觀察頭髮的結構,看看市售產品對於頭髮外觀的影響,以及油性、中性和乾性髮質的交叉比較。

流光飛舞~神奇的水光導

利用水柱發生全反射傳遞光線,形成水光導,本研究探討水光導的發生機制、最佳傳遞條件與導光率大小,最後再與固態光纖進行比較。研究中發現,流速慢、射程過近的水流,易受壁流現象而提高臨界高度,提早消失光點;水流射程過遠,只要超過破裂點,光線損耗加快,光導效果變差。由軌跡方程式求出噴流軌跡長,並測量光點面積,以求出導光率,發現傳播越遠,損耗係數越大,水光導與固態光纖的指數損耗模式不同,其為2階多項式的損耗模式,可由方程式算出最大導光距離。三種光源中,以長波長的紅光有較佳導光效果,藍光較易散射而縮短傳遞距離。利用雨水產生光導效果,可利用在綠建築或太陽光傳輸系統上,深具應用價值。

78快樂向前「行」

本研究是從自然與生活科技領域中有關「力的世界」單元出發,探討斜坡角度與四輪車行駛距離及穩定度的關係,並模擬真實駕駛環境,研究車子受到撞擊時,車中不同位置的「乘客」其位移情形,並找出降低「乘客」位移的方式。最後,再與真實生活中的行車環境作對照,找出行車最安全的情境及最安全的座位。我們利用一整年的時間完成研究,研究的過程中,我們透過實驗了解複雜物理系統中的簡單原則,不僅讓我們感受科學的迷人之處,也能更享受學習科學的樂趣,獲得非常多的收穫。

燈場亮相

「點燈」益智遊戲,要想辦法讓所有的格子變亮,但點亮的方式必須遵循一個法則,即點亮一個燈時,周遭緊鄰的格子也都會亮起或熄滅,依其原本明暗狀態而變化。二維平面的點燈技巧,經過參考相關資料及嘗試,很快便能掌握,但是較為複雜的三維立體空間點燈,更引起我們的興趣。藉由這次的探討,我們發現立體點燈和平面點燈是有關聯性的,而且解法都具有規律。只要整理出規律,便能推算出同類圖形的解法,輕鬆掌握立體點燈的技巧。

神奇漂白機

由一次通電的觀察實驗中發現到鹽水在通電後會出現氣泡,進而衍生接續的電解食鹽水實驗。作品的各個實驗不斷尋求電解時電極的材質、距離、電壓的大小、食鹽水濃度、多寡的最佳狀態,俾使實驗對漂白作用的證實,進而完成基本漂白機的製作。實驗中闡述科學的學理驗證,並朝應用方向邁進!

三分五裂~光照對構樹葉形變化的影響

構樹的葉子形狀可稱得上千變萬化,常見的葉形有三種,分別是心形葉、缺刻狀葉和深\r 裂葉(三裂、五裂)。不同的環境下植株葉片的形狀有很大的差異,在陰暗處以心形葉居多,\r 陽光充足之處則以缺刻狀葉和深裂葉為主。依照實驗觀察發現構樹的葉形轉變有著規律性,\r 由心形葉→缺刻狀葉→深裂葉,原先為五深裂葉的葉片並沒有改變,陰暗處生長的心形葉,\r 葉上表皮表面積和葉長比值為2.455,為了要爭奪更多的陽光,便朝接收陽光面積較大的缺刻\r 葉(比值2.766)以及深裂葉(比值3.660)的方向轉變,而在陽光充足地方生長的構樹,由\r 於深裂葉已能有效的吸收陽光,便不再改變其葉片的形狀。在陽光充足處生長的構樹,深裂\r 葉的細毛數量比心形葉多且長,可反射多餘的陽光避免植株過熱,以免散失太多的水分,而\r 心形葉則為了要得到更多的陽光,避免長出太多及太長的細毛。利用增加光照時間來探討構\r 樹葉形變化的實驗中發現:延長光照六小時組最早出現葉形的變化,也有最多的葉片由心形\r 葉轉變成缺刻狀葉。但延長光照二小時和控制組(延長光照零小時),這二組在觀察期間,葉\r 形都沒有發生變化。由實驗結果我們推論,適度的增加光照時間可加快葉片形狀的轉變。

有理矩陣週期性的探討

用矩陣的特殊性質,如特徵根、行列式值,來解出有關矩陣週期的問題。