全國中小學科展

第三名

實驗設計,利用注射筒測液體的壓力

(一)當理化課在研究液體壓力時,我們很難瞭解當容器形狀不同,底面積不同,但若盛放水深相同時,各容器底面積所受壓力會相等。 (二)課本以規則形狀容器(圓柱形)按P=F/A(壓力等於單位面積上所受總力),推導出P=hd(液體壓力等於液體的高度乘於液體的密度),但不規則形狀之容器就無法推導出,且不規則形狀之容器底部所受的壓力亦不等於液體重除以底面積。

癢豆面面觀

學校升旗臺左邊,有兩大叢孔雀椰子樹,結了許多果實。班上的男生頑皮的摘來玩,無意間發現它的果肉觸及皮膚,會使人有又刺又癢的感覺。因此,他們就把孔雀椰子的果實叫做「癢豆」,而且成天拿著「癢豆」惡作劇。於是大夥兒向老師求教,並且詢問老師,為什麼孔雀椰子的果實會使人有又刺又癢的感覺呢?於是我們就一起研究「癢豆」,想從各方面探討「癢豆」的特性及致癢原因,以解開我們心中的疑惑。

恨鐵不成窗-鐵皮屋開窗與散熱的影響

每年夏天,我們常為鐵皮屋內的高溫而煩惱,因此開始著手研究開窗與鐵皮屋散熱的關係。我們利用鋁罐模擬鐵皮屋,測量鋁罐加熱後內部氣溫下降曲線,來研究在不外加空氣流動下不同開窗面積、位置的散熱快慢的差異及外加空氣流動下風的速度、角度是否影響散熱效果。我們發現若不外加流動,散熱速度在開窗面積超過總表面積的6%時,散熱效果會明顯的提升,而影響散熱速度的程度由大至小分別是垂直流動、斜向流動、水平流動。在外加流動的實驗中,流動越強、流動方向越正向窗戶,散熱越快。而最後我們利用觀察煙霧在箱中的流動佐證上述實驗,發現鐵皮屋之窗戶應設計在正對盛行風向的位置,且至少開設兩窗戶,兩窗戶間有垂直高度落差,散熱效果較好。

阿嬤挽面挽出道理來

阿嬤挽面是一件平凡的事,大家都不會去在意。可是這一次我和同學陪阿嬤去挽面,發現了許多問題:奇怪!細細的縫衣棉線怎麼在師傅巧手下,變成一具可以拔毛的科學工具,真是不可思議。棉線怎麼可以拔毛呢?在我們的實作中,發現它是利用棉線的交叉打結,把臉上的細毛夾住,手指再用力些,棉線就會扭轉,把夾在棉線的細毛拔起來。這些都是巧妙的用力,是自然與生活科技中的相關問題。我們利用簡單的材料,設計、製作實驗台,從操作中我們發現挽面棉線的材質、棉線的粗細、棉線交叉打結的次數;和模擬細毛的線的粗細、材質、固著力以及抹在面上的粉末,都會影響挽面的難易度;更重要的是解決了我們對阿嬤挽面中的各項疑問,不過最開心的是自己也學會挽面的方法。

有趣的分液法

從國二開始,因為經常在實驗室裏做化學實驗,發現實驗室裡,有很多大小不同的只知容量,但無刻度之燒杯,有一次興致一來想利用這些大小不同的燒杯,來平分一個注滿液體的燒杯中溶液,於是激發了我們研究如何在量計工具不足的情況下來分裝液體。

穿越煙瀑 真相大白

由於我們在電視中發現的煙瀑現象,使我們產生好奇。因此我們自製立香,經過討論後,並設計十種會影響立香產生煙瀑的實驗,探討形成煙瀑的原因。研究結果發現:煙瀑形成的原因是立香燃燒時產生空氣對流所造成的現象。不同變因的立香燃燒後,所形成的煙瀑形狀、煙量多寡、味道、立香燃燒速率會不同,但是不會受香粉的種類和價格所影響,打破業者的說法。而立香形成煙瀑的條件是:從底部鑽洞,要有中空的孔隙,但中空孔隙的頂端要密封的,不能貫穿。瞭解煙瀑的原理後,可以設計不同造型的創意立香。

如何消滅油污?

政府最近正大力提倡消滅髒亂運動,在年前幫忙媽媽消掃廚房時,發現廚房用具油污根多,非常難洗,尤其是抽油煙機的鐵絲網更是難洗,因此我們到了學校請教老師,在老師的指導下,展開了如下的實驗。

模擬龍捲風

台灣地區平均在一年中會產生一、兩個龍捲風,雖然其次數不多,然而龍捲風是短時間所生破壞程度最大的風暴系統。本實驗藉由模擬龍捲風的行程,探討其生成的因素。本實驗以『上方風扇』:模擬真實龍捲風的低壓中心,控制電壓的大小以影響氣流上升速率的快慢、『下方風扇』:模擬風切,控制電壓的大小與仰角以影響氣流的水平向、鉛直向大小、『口徑』:利用上方口徑大小以控制氣流鉛直方向上升速率與形成之暴風半徑大小、『高度』:利用高度的高低以控制氣流鉛直方向上升速率。結論:(1)上升範圍(口徑)越小,暴風半徑越小(2)上升氣流(上方風扇)越快,暴風半徑越小(3)風切(下方風扇)風速越大,暴風半徑越小(4)對流高度越低,暴風半徑越小

原理淺顯易懂的環形面積簡單算法

我們檢討數學課本十一冊,練習十五,第四題:「圓池一個,直徑 10 公尺,在池的外圍築寬l 公尺的路,算出路的面積是多少?」時,大家都願用大圓面積減去小圓面積的算法: 62 × 3.14 -52× 3.14= 34.54 或(62-52)X 3.14來做。這時我問老師:「是不是可以用(10+1)× 3.14=34.54 來做?」不等老師的回答,王同學搶先說:「老師,我認為這樣做只是一種巧合,因為我用別的數字試過了,結果答案不同,況且也無法解釋它的理由!」老師聽了,告訴我們:「凡事在沒有得到充份理由來解釋以前,不要冒然就下斷語。這個問題既能造成巧合,必定有它的道理在。」於是我們幾個喜歡數學的同學,便聚在一起研究到底能不能用(10+1)X3.14= 34.54,這種方式來做?又怎麼來解釋它的道理呢?

亮不亮?有關係!_自製紫外線觀測器研究

本研究是運用生活中具有螢光反應的物品作為工具,發展出簡易的紫外線檢測方法。實驗發現,有一些螢光物質會因為紫外線波長範圍不同而出現不同的螢光反應。接著,我們發展出利用太陽光電板測量螢光強度的方法,並探討影響螢光亮度及太陽光電板發電的因素。經測試後發現,螢光的強度、顏色會影響太陽光電板的發電量,螢光溶液的濃度和紫外線強度也會使螢光亮度改變。最後,根據螢光溶液在不同透光條件下的電流差異,可用於檢測生活中不同光源內是否含有紫外線。