全國中小學科展

第三名

毛細現象之另類研究-色彩饗宴

在四上,當自然課程進行到「植物的吸收與蒸散」的課程時,從「毛細現象」的實驗中,小朋友無意間發現了許多有趣的現象,引起了再研究的興趣。尤其是對顏色水中色素的分離最感興趣。於是便利用毛細現象設計了許多不同變因的實驗。例如不同質料的紙和布、不同液體的影響、水上升高度對上升速度的影響、阻礙水上升所發生的情形、色素分離的各種狀況,最後,我們還將實驗用過的紙作了回收並製成再生紙。當所有的實驗都進行完畢,小朋友仍然意猶未盡,又設計了相關的發展活動,例如用粉筆取代紙和布、紙蓮花、製作兩色花、取花汁作色素分離和吸水路徑不同產生的色素分離狀況。經過了這一連的實驗,小朋友不但對毛細現象有了深入的了解,也對自然科學實驗充滿了高度的興趣。

電橋電路的應用

利用惠斯登電橋電路製造一架多功能的儀器,其功能計有測謊、水質檢查、導通試測、電阻比較、照度試側、溫度試側、電解質溶液解離程度等等,尚有其他多種功能,只須將探針部份稍加改良,相信必能擴大其使用範圍。

長方形面積周長與有趣的數

當我們在數學第七冊第十三單元中,學到面積的意義與計算,老師給我們利用方格紙的疊合.來比較等周長的長方形面積,結果發現;一樣的周長,所圍成的長方形中,以正方形的面積為最大。這時我們興起了疑問:為什麼會形成這樣的結果呢?它們的面積有什慶關係?於是我們請教老師,展開了我們的研習活動,並從中發現了有趣的數。

消失的地心引力

本實驗在探討彈力常數較小的彈簧(即彈簧鉛直懸掛時,受重力影響即可伸長的彈簧)鉛直懸掛,待其靜止後使其落下,彈簧底部的暫時性靜止的現象猶如地心引力消失一般。利用攝影技術,將彈簧落下過程合成為一張合成圖以利觀察。我們由合成圖中發現:(1)彈簧鉛直落下過程中彈簧底部有暫時性靜止的現象;(2)彈簧頂端落下過程為近似等速度運動的現象;(3)當底部開始運動之後,整體彈簧質心受重力作用作等加速度運動,但彈簧頂端部分瞬間速度有減緩(相較(2)之速度)現象。因此我們進一步設計一連串的實驗,研究彈簧基本物理量與此現象間的關係,但其關係並不明顯,最後將彈簧落下過程的運動模式加以模擬、討論。

大小不同噴水孔噴水的比較

上自然科學「噴水遊戲」單元時,每位小朋友都做了一個噴水器到學校做噴水的實驗。在實驗噴水高度時,黃之怡同學噴得最高。同學都說:「她的噴水口最細,所以噴得最高。」我想做一個比她噴得更高的噴水口,於是請爸爸幫忙用針頭在筆套上戳了一個小孔。沒想到不但不能噴得更高,反而一點也噴不出來了。我就把這個奇怪的問題請教老師,老師就指導我們開始研究「大小不同噴水口噴水的比較」這個問題。

活躍太陽能的保特瓶燃料電池

探討自製保特瓶「燃料電池」的放電電功率受那些充電條件所影響?目前實驗出有電解質 種類、電解質水溶液濃度、電極、集氣管、溫度、電源大小、電解時間。目前找出較佳組合 是5.0M 的KOH電解質水溶液、至少經3次淬火的石墨電極、電極有半透膜的集氣管所做成 保特瓶「燃料電池」;再由自製太陽集熱器搭配提供溫水槽使保特瓶「燃料電池」可達約40 ℃的較佳反應溫度,提高電解水後的放電電功率,在放晴的天氣用太陽能電池電源電解水、 或有強風時候用風力發電機電源電解水,將產生的氫氣和氧氣來當「燃料電池」。

颱風草─不可告人的祕密

颱風草葉片的摺痕到底和颱風有沒有關係?摺痕的形成原因又是什麼?經過長期的觀察記錄,我們比對分析大氣溫度、溼度、氣壓這三項因素後,結果發現:摺痕的生成與颱風的侵台並沒有關聯。另外我們也測量了照度、土壤溫度及土壤的酸鹼值,也找不出與摺痕生成的關聯性。我們也發現:生長在不同地點的颱風草,每一株葉片的摺痕數不一定相同、而同一個地區的颱風草,不同株的葉片的摺痕數也不一定相同,甚至連同一株的不同葉片也會產生不同的摺痕數。但是,無論是不同地區或相同地區的颱風草,每一株的每一片葉片的葉尾都有一道較淺的摺痕,這是颱風草的遺傳特徵。至於有些颱風草的葉片會出現較深且多條的摺痕,有些是包覆著花苞的葉片,在生長的過程中,隨著花苞的成熟長大而受到擠壓。當與花苞分離後,長成的新葉,葉片上自然留下較深且多條的摺痕。其它沒有包覆花苞卻仍有較深且多條摺痕的葉片,則是受到同株其它葉片的包裹,限制了生長的空間,擠壓所造成的結果。

台東沿岸海沙含鐵成分之分析

假日至都蘭等地區海邊郊遊時,常見居民撿拾質地較硬之礦石,加工磨光後僅裝飾品用,因而推瀾海砂中亦可能合有礦物成份,偶以帶有磁性之水巢刀挖擔海砂時,則見刀尖上吸附有類似鐵層之細屑,因而決定做此含鐵成份之測定。

穿壁、腐蝕功夫!

在操作理化第三冊,實驗 17 - 2 步驟 4 ,碳酸鈣與稀鹽酸、稀硫酸反應時,發現濃度低的稀鹽酸產生 CO2 速率比濃度高的稀硫酸來得快,後者往往要等一會兒才會看到 CO2 冒出。平素實驗時,我們也有這種經驗:同樣滴稀硫酸或稀鹽酸到實驗室的大理石地面上,只見稀鹽酸冒出氣泡,而稀硫酸卻無。理論上,碳酸鹽均會與氫離子發生碰撞反應,而放出 CO2,但為什麼濃度較低的稀鹽酸反而較快呢?同樣在有氧的環境下,稀鹽酸與稀硫酸都能與銅箔反應,但為何 0 . 5M 的稀鹽酸能把銅箔完全溶解掉,但 0 . 5M 的稀硫酸卻不能,只產生微量的 Cu2+,這實在值得推敲。

柏拉圖的天空-正多面體展開圖之研究

柏拉圖時代就被發現的五個正多面體,一直吸引著人們的好奇心。它們經常出現在國小的教科書以及一般補充教材上,不過通常都是利用它們來介紹尤拉公式,對於另一個令人感到興趣的問題 ─“展開圖”的介紹卻不是很詳盡。在我們的研究中,對於正六面體與正八面體,我們找出了一組簡單、易記的模式,來判斷某個平面圖是否為正六面體或正八面體的展開圖,同時我們也找出了一個利用基本模式,就能產生所有正六面體與正八面體的展開圖的方法。