全國中小學科展

第三名

負電性和鍵能之探討

現行高級中學自然組採用之化學讓本一CHEM-Study Chemistry-An Experimental Science 。對於第七章氣體分子中之鍵結,其中有關化學鍵強度、離子性、電偶極性等性質之討論,皆尚沿游離能和電子親和力為基準導至許多問題不能圓滿解釋,雖然仿間參考書籍內含負電性之簡介,但仍不能給予高中學生研習化學之指引,作者謹此特以介紹有關負電性鍵能內容,願能增進學生之求真路徑。

車子風阻的研究

我們是一群喜歡蒐集車、玩車的伙伴,對各種車的造型加了不同的導流板感到好奇,利用參加團體活動自然組的機會,提出了好多有關車的問題,並深入的去了解它。

光對空氣的折射率測定

海市蜃樓的景象是由於地面溫度高於氣溫時,使下層空氣受熱膨脹,密度比上層小,光線通過這個區域時產生光線的折射,使得物與像的位置錯位而產生錯覺。首先,我們利用加熱鐵板模擬太陽加熱的地面,地面的空氣受熱造成局部密度的差異分布,雷射光源由不同的高度平行通過時會向上偏折,也發現光源與鐵板距離越小偏折越大,飄移率也越小(也就是影像越清晰);實驗發現熱空氣的對流現象會使實驗觀察困難,所以改採加壓及減壓的方式改變空心稜鏡中空氣的壓力,得到的壓力值分別以理想氣體方程及凡得瓦耳方程換算成空氣的密度,再測量光源角度偏折量以折射定律推算出空氣密度與折射率為線性關係;最後我們得知福衛三號利用全球衛星定位系統發射的電磁波穿過地表面的大氣層時,電磁波會因空氣密度差異產生不同的偏折現象,如此作為分析氣象的一個依據。我們以燈泡模擬球型的大氣結構,雷射光源以離燈泡表面不同的距離入射,發現光源向外偏折,燈泡表面距離越小偏折越大,小於約0.4cm 後,會有明顯的全反射的現象,這個結論可以作為福衛三號接收到全反射訊號時,即代表此時GPS 衛星訊號通過的地表面時,若這個區域地面(或海面)的溫度高於氣溫時,也會有類似的現象發生,如此就可以推估該地區溫度的垂直分布。

動平衡現象的模型展示法

在科學上,為便於解釋一個”未知”的,或是” 感官不能察覺”的現象,科學家們常常使用一個巳知而易於觀察的系統來幫助我們瞭解未知的現象。這已知的系統便稱為是這未知現讓的“模型 ”(model) 。也可以說是利用一“巨視的”(ma- croscopic)來代表眼不能見的”微視的”(micr- oscopic )現象。若此二者的“行為”非常接近,則可算是很成功的模型。但是我們都知道,沒有任何一個模型可和它所代表的現象完全相同,只要能幫助我們解釋現象就達到目的了。平日教學時,發現一般學生對“動平衡”的現象多不易明白,諸如化學平衡、飽和蒸氣壓、飽和溶液等等。為了加強教學效果,作者等數位教師便研究設計出一套模型,用以解釋“動平衡”的現象。當然模型不能完全代表它所要解釋的現象,因此仍有它的限制和困難。

蠟燭燃燒的探討

國中化學課木第一冊第四章 4-2實驗蠟燭的燃燒是讓薊頭漏斗下的蠟燭面接在空氣鐘燃燒結果我們發現整個薊頭漏斗甚至 U形管都佈滿了黑色的碳粒於是我們聯想到或許是薊頭漏斗下的氧氣量小夠以致蠟燭未能燃燒完全而成黑色的碳粒殘價在薊頭漏斗及 U形管上因而所收集燃燒的產物誤鑲也非常大於是我們嘗試改進實驗供給充分的氧氣使蠟燭燃燒更完全以期能收集到更多燃燒產物並減少本實驗的誤差。

愛怎麼樣,都型-鋼管秀之投影幾何

在生活週遭的物品為了使其更加美觀,常常會使用到鏡面投影,例如台中縣政府縣民廣場前的公共藝術作品-傾城之約,便是用了光線反射的原理,讓原本平鋪在地面上的不規則馬賽克投影在火焰外型的弧面鋼板上,象徵現實與虛幻交織的空間,無形的圖案反射成人形,也反射週遭的人物,使其更具有神秘感及商業價值。看似簡單的投影,事實上卻不然。為了能使更多的圖形能順利的投影到弧面物體上,我們使用投影及光學的原理,進行分析,並討論圖形與角度間的關係,因為圖形的線條長度與角度在不同的投影位置會產生不同的變化,可能會某部分線條太長、太短甚至扭曲變形。當中需要引用到投影幾何學及光學,發展最快速的投影方式,使其能使用最簡易的方式精準的投影出正確的圖形。我們主要做出鋼杯放在彎曲的圖型上,所呈現在鋼杯的圖形式方正的。

「磚」牛「腳」尖~自製花生殼五腳隔熱磚之探究

本研究利用廢棄的花生殼做為隔熱磚的主要原料,以五腳造形為磚體的形狀,運用切割容易的珍珠板設計實驗的模具材料;花生殼經果汁機磨碎後以天然的糯米粉為膠結材料,經由實驗加入50g紅糖、15g明礬可增加防霉效果,再添加30g木屑強化試體的結構,以250g水混合均勻隔水加熱後入模,找出自製五腳隔熱磚的最佳配方;最後模擬隔熱磚的功用,花生殼五腳隔熱磚具有隔絕溫度、由高度墜落具有相當的衝擊耐受程度、耐酸性及不具易燃性之特性,並在隔熱磚表面採用天然礦石的皂土做為防水層的保護,以符合隔熱磚防水的需求。

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。

神行太保 ─ C蝸步行蟲

當我們上「生物的繁殖」那一課時,有一位同學帶來了一隻外形亮麗又很奇特的昆蟲,我們一時好奇,又想多了解這種昆蟲的習性,於是我們在老師的指導下,展開了一趟探討步行蟲之旅。

台東礦物收集的分類

我們看到地球科學有關礦物的知識引起了我們對礦物研究的興趣,臺東又是多山,因此我們不斷地收集各種礦石,並且在老師的指導下將下列收集的礦石一一分類,以便作為將來繼續研究之用。