全國中小學科展

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第三名

暈頭轉向─揭開太陽自轉的面紗

本研究主要是利用數位相機所拍攝的照片,以電腦應用軟體Photo Impact、Math PS 處理影像並讀取黑子座標,先找出將近十個月中太陽自轉軸與地球自轉軸夾角的變化,結果與天文年鑑的數據相當符合、最大偏角約26 度,顯示此方法對於自轉軸方位角的測量相當精準。藉此進一步求得的太陽自轉軸傾角及太陽自轉方向和週期,發現太陽自轉方向與地球公轉方向一致;自轉軸亦非垂直黃道面,而是約在九月時其北極傾向地球的角度最大且在二月左右時背離地球的角度最大;太陽赤道附近自轉的恆星週期約24.9 天、會合週期約26.9 天。

利用微量天平測分子直徑

化學課本第六章曾教我們利用油膜實驗求硬脂酸分子的直徑。當我們興奮的進行實驗時,卻失望的發現油膜形狀極不規則,面積不易測量,使測出的分子直徑誤差很大。為能更準確的測量油膜面積,我們利用透光原理將油膜投影描繪在方格紙上,再利用微量天平測出方格紙的質量,最後將質量換算成面積,如此就能更精確的求出分子直徑了。

怎樣識別七的倍數

上數學課時,老師教我們“拍七”的遊戲(數到帶有 7 的數目,如 17 、 27 等,只有拍掌,數到是 7 的倍數如 14 、 21 等要摸耳朵或點頭)每次輪到我,不是數錯,就是動作錯,有些同學,也跟我一樣,於是我找了幾個同學一起討論研究,發現 7 的倍數時,我們最容易弄錯,那要怎樣識別 7 的倍數呢?

誰來「角」逐--剖析四角拼圖的拼圖原理

四角拼圖是由九張一樣大小的正方形卡片所組成的拼圖,每張正方形的四邊有不同圖案的半邊, 可與其他卡片的另半邊接成一張完整的圖片, 最後拼出3 ×3 的拼圖。卡片上的圖片種類可重複,四張半邊的圖案排列方式也不盡相同,故一副拼圖可能有一種以上解。我們設計了以下三大類拼圖:一、 3 × 3 的拼圖有兩種圖案, 每張卡片含二種圖案的同半邊。二、 3 × 3 的拼圖有三種圖案, 每張卡片含三種圖案的同半邊。三、 3 × 3 的拼圖有四種圖案, 每張卡片含四種圖案的同半邊。在此研究中,由調整卡片中的圖片多寡和其排列的方式,探討這些因素對拼圖解的影響( 多寡、特性)。同時也從原始的拼圖方式, 研發更有條理與完整性的拼圖方法。

大氣光象初探-大氣折射

本文從模擬太陽光在大氣層中折射開始,我們利用玻璃水族箱盛食鹽水,從箱底到液面,食鹽水濃度由飽和到稀薄呈連續性漸層變化,由於這種介質與大氣折射環境類似,成功觀察到呈現弧形的太陽光,再由太陽光這種連續折射的情形,導引了太陽光在大氣層中色散的模擬實驗,以及透過大氣層觀看太陽的模擬實驗。太陽光在大氣層中色散的模擬實驗中,發現了物體影子具有彩色輪廓的現象,解析這種現象時,發現相同概念可以解釋黃昏天色所以偏紅的原因。透過大氣層觀看太陽的模擬實驗中,以測量值檢視了視覺位置與實際位置的不同。最後是利用傳統照相機拍攝太陽在晨、午、昏時的照片,從照片中太陽大小的差異,推論大氣折射的影響。

「銀」「鋅」送舊-矽藻土添加奈米銀/氧化鋅防黴抗菌大作戰

本科展將市售矽藻土結合奈米銀水溶液以及氧化鋅粉末製作出一個真正具有抗菌、防黴功效的奈米銀/氧化鋅矽藻土材料。首先,探討矽藻土添加石膏、凝固劑以及改變粉末直徑對於成模固定化的影響。接著利用水熱法合成奈米銀水溶液。之後以化學沉澱法合成氧化鋅粉末。最後,則是將抗菌材料與矽藻土結合,再進行抗菌實驗。由實驗結果得知,水熱法使用0.1M的硝酸銀可合成出約10nm的奈米銀水溶液,而化學沉澱法則以0.1M ZnCl2與0.2M KOH原料進行反應,即可獲得氧化鋅粉末。對於大腸桿菌、金黃色葡萄球菌以及黴菌抑菌實驗證明,當10g矽藻土添加12ml 2877ppm奈米銀則抑菌百分率分別為96.2%、96.7%以及58.5%,若矽藻土添加1%氧化鋅以及12ml 2877ppm奈米銀則可達94.8%、87.6%以及78.1%的抑菌效果。

生命之源-水的電解研究

本研究是在探討影響〝水電解實驗〞的各項變因(一)探討不同材質作為電極的差異性,一般的金屬片(如 Fe、Cu、Zn、Ni 等)都屬活性電極,通電電解時,可能參加反應,而不銹鋼則因它的特性耐腐蝕,非常安定,導電性好等諸多優點,很適合做電極棒。(二)一般電解質水溶液的濃度越高,導電效果越好,電流量越大。0.75M 的氫氧化鈉是水電解實驗時最佳的電解液。但稀硫酸、氫氧化鈉二種電解液的濃度超過 0.75M 後,溶液的導電效果變差,電流量反轉下降。(三)一般而言,電極棒越粗越長,因接觸面積大,電流量會較大,氫氧生成量也會較多。電極間距越小,電流量越大。(四)電解液溫度越高,電流量越大,氫氧生成量也越多。在 25℃常溫下, H2/O2的比值最接近 2,最適合做為電解溶液的溫度。(五)電解質水溶液電解前後,正負極的 PH 值會改變,正極會減少,負極會增加。(六)針對傳統電解裝置的缺點,製作出改良式的電解裝置,使在操作上更方便,更精確,收集氣體也更安全。

魚缸有「酵」清潔---自製果皮酵素之妙用

偶然發現「自製果皮酵素」對魚缸清潔有神奇的功效。本實驗主要以自製果皮酵素為研究主角,研究其應用於魚缸清潔時的作用與最佳配方。第一部分主要聚焦在自製果皮酵素的製作與發酵過程的檢測。第二部分藉自製果皮酵素分解不同物質探討其成分及作用。第三部分將焦點轉至它在魚缸清潔上的應用,將自製果皮酵素以1:50比例倒入魚缸,靜置12小時即可將魚缸壁及底砂石縫中的污物清潔乾淨,比起刷洗或用清潔劑的魚缸清潔方式更為方便、有效,更進一步運用在生態池邊長綠苔的石頭,發現浸泡自製果皮酵素後,即能輕易清潔。最後一部分是探討自製果皮酵素對生物的影響,比起其他化學清潔劑,自製果皮酵素是對環境較好的一種清潔方式。

車床刀座之改良─免用墊片車刀座

(一)每次做車床實習時,因本身的疏忽,或是其他不可抗拒之因素使車刀刀刃斷裂,或加速磨損刀刃,而無法達到所需標準。 (二)以往調整車刀刀刃之高度時,皆以墊片調整。 (三)因墊片厚度及大小不一,使我們花費很多時間於校正刀具上,而且各種車刀所需墊片不同,使同學在實習時帶來很多困擾。

小白花呀小白花!何時才能到我家?(油桐開花之預測初探)

為了瞭解影響油桐花開花的原因,進行遠期物候(觀察雨量、氣溫、日照時間)及近期物候(花本身的長、寬、重量)的觀察研究,最後找出影響開花的相關性,進而推算出每年正確的盛花日期。研究結果顯示:(1) 雨量和桐花盛花期無明顯相關。(2) 當氣溫呈遞增趨勢,且溫度為22.8度C 時,千年桐就會盛開,結果可作為預測盛花期的依據。(3) 當日照時間呈遞增趨勢,且日照時間為每天4.4 小時,千年桐就會盛開,結果可為預測盛花期依據。(4) 花的長度與重量有正相關性。(5)不管雄雌株,花苞第18 天會開苞,第21 天會盛花,此結果可作為預測盛花期的依據。(6) 油桐開花預測是可以達成的。(7) 期許我們也能做出像日本一樣的「油桐花開花預測的等期日線圖」