全國中小學科展

第三名

風雲變色─鐵銹的探討

國二理化第一冊中,鋼絲絨生鏽的實驗提到鐵生鏽需要氧氣和水,然而影響鐵生鏽的原因僅是如此嗎?鐵鏽只有黃褐色的嗎?我們生活中因為鐵被腐蝕而帶來不少損失和困擾,坊間防鏽及除鏽的偏方五花八門,在在引起我們對於鐵被鏽蝕的興趣,雖然老師說這個化學反應很複雜,我們仍希望藉助電子媒體來詳細探討一番。

六角旋「蜂」. 你來「瘋」

看起來相當不起眼的六角拼圖,不知為何會在教室引起騷動,原只是想挑戰拼組的那份成就感,沒想到定心去探索竟別有洞天。六角拼圖在經過數字化後,其秘密就明朗多了,原本單純的拼圖,經過數字對應轉化後,又可生成更多組數列拼圖。為了縮短拼組時間及判斷時的手感,我們想出了創意的快速拼組輔助道具~長條數列棒來替代六角模式,搭配尋得的一些規律,能有效縮短試誤次數,在很短的時間即可判斷出有解、有幾組解或無解,同時從很多線索的歸納整理中,我們也發現了單組解與多組解拼圖轉換之關鍵。爾後又突發奇想的思考規則改變之可行性與實用性,深入探討同時符合兩種規則之有效拼圖組的設計規律,最後衍生出”雙拼六角板”以及”六角棋”的益智遊戲,做為可推廣的數學益智教具,深具趣味性與挑戰性,真是令人雀躍。

水怎樣熱起來

自然課時,老師要我們測量水溫,無意間發現幾種奇怪的現象:(1) 在加熱的水中,溫度計的刻度一會兒升得快,一會兒升得慢。(2) 停止加熱後,上方的熱散得快,而底層的水溫卻先下降了。(3)水的沸點不一定在 100。C。於是引起了我們研究水溫變化的興趣。

以濾紙色層分析法研究鐵族氯化物錯離子之穩定性

高中化學東華本實驗35「離于交換樹脂分離法」中,以12M HCl溶解含Fe 3+、Co 2+、Ni 2+之鹽,使成氯化物錯離子FeCl6 3-、CoCl4 2-、NiCl4 2-,以與 Dowex 陰離予交換樹脂 No.2 中之 Cl-交換,而吸附於含樹脂的玻璃管柱中。然後逐次降低HCI 濃度,使錯離子之生成反應逆向,再回復為水合 Ni 2+、CO 2+、Fe 3+中陽離子,它們不被樹脂所吸附而由管柱中溶離。般小穩定的氣化物錯無子在HCl 濃度高時即可被溶離;而最穩定的氣化物錯離子在HCl 濃度低時才能被溶離一而Fe 3+、Co 2+、Ni 2+離子是否已溶離出 ,可由定性檢驗得知。依據課本的實驗,溶離時必須保持溶液均勻的流速(每分鐘 2.5ml ),否則會減低 Fe 3+、Co 2+、Ni 2+ 的分離效能,影響混合液的定性鑑定一而大多數同學均未能如此。再者,離子交換樹脂雖於實驗後可以再生一但是,我們發現:許多樹脂於實驗後雖用蒸餾水沖洗 · 並以2M HCl維持濕潤 ,卻已變為綠色,而不是原來的黃褐色,多數同學的實驗未能成功,或許是肇因於此吧!基於以上原因,我們多方思考是否可對此實驗作-變通,期能獲致較為明確的結果,於是進行本研究。

螳臂擋車的玄思

我們常用「螳臂擋車」這句成語形容一個人不自量力,想用細小如螳臂去阻擋車子,結果只是無濟於事,有一次觀賞電視節目,介紹歐洲某地舉行用乾麵條紮成橋樑吊重的比賽,比賽冠軍者紮製的麵條橋居然可以吊起 10 公斤重物達 10 秒鐘之久,真是不可思議!回想國語課本曾有一則團結就是力量的故事;一支筷子容易折斷,但一把筷子就不易折斷了。將這個故事和電視的麵條吊重比賽節目對照來看,不禁令人猜疑,究竟筷子是捆成一束,或是紮成橋樑形狀,或是就做成像屋樑般瘦瘦寬寬的形狀,比較能掛載更大的重量呢?假設螳螂手臂長成屋樑一樣的形狀,說不定就能擋住車子的前進呢!於是我們便向老師請教,老師便和我們一起擬定一個物體形狀和載重能力關係的實驗計劃。我們親自動手,用麵條紮成各式各樣,希望經由實驗來體驗物體形狀和載重能力的關係。

偽裝能手─竹節蟲

前年的九月一日,我們跟老師到風景優美的溪頭採集昆蟲。當天,風和日麗,到處擠滿了遊覽的人群。我們避開了那些人群,沿著崎嶇小徑,展開活動。不一會兒工夫,我們採集到蝗蟲、螳螂、螽蟖、螢火蟲、瓢蟲、樁象、蛇蛉、虎甲蟲、天牛....。大家正很起勁地在長滿糯米團的草趁裡採集時,忽然有人喊叫「咦!奇怪!這是甚麼蟲?」「小竹枝怎麼會爬動?」「那不是螳螂嗎?」「螳螂不會長的那麼細長呀! …大家熱烈地展開討論。後來,老師告訴我們:「那是竹節蟲。」我們對這會爬動的小竹枝,感到驚奇又有趣,於是很賣力地尋找竹節蟲,想帶回去飼養。但令人失望,那天收穫不好,只捉到兩隻竹節蟲。在回去的路上,我們發現兩隻竹節蟲在交尾。太巧了,我們捉到的竹節蟲,正好是一隻雄的,一雙雌的。「到底怎樣辨別雌、雄呢?」「交尾後,要多久才會產卵呢?」「卵長得怎樣?」「牠會產多少粒卵呢?」「卵要多久才會孵化?」…我們對竹節蟲有很多疑問。因此,在老師鼓勵下,決定從事竹節蟲的飼養,觀察活動 。

綠豆萌發時硝含量的探討及蘿蔔硝含量的調查

在人口爆炸的 20 世紀,農作物的增產是無可須臾遲緩。植物體的含氮有機物,不但含量頗多,而且是生理上酵素、肢基酸、核酸、瞟呤等蛋白的構成要素,為了增加農作物的生產,瞭解氮的代謝作用是非常重要的。植物吸收各種含氮化合物以供體內之需要,其中以硝酸鹽氮和銨鹽氮為最主要來源,而在土壤中大部分銨鹽會經硝化反應轉變為硝酸鹽,再供植物體吸收,其反應如下。

神秘的小話筒

有一天,我看到二年級的小弟弟、小妹妹拿著紙杯做的小話筒在傳話,想起以前老師也曾讓我帶紙杯或養樂多瓶或布丁盒來做小話筒,到底那一種傳話最清楚?能不能做一個傳話最清楚的小話筒?於是我就找了幾個好朋友一起研究。

洞悉真相~探討各種不同因素對大型看板穩定性的影響

路上看到挖了許多小洞的廣告看板,激起了我們的好奇心,著手探討各種不同因素對大型看板穩定性的影響,希望找到一種可以增加看板穩定性的方法或建議。進行實驗探討獲得重要結論如下:一、看板上挖洞的總面積越大(包括挖洞數量增多或挖洞直徑變大),風對看板的阻力就越小。二、看板如果只是挖洞在某一角落,會使看板的單邊受到較大的風阻,容易發生倒塌或破損,因此,建議挖洞最好挖在中央位置或帄均分布在整個看板上,不要因為避開圖文而挖洞在某一角落。三、在有限的看板面積下,可以設計『挖洞小而數量多一點、採全挖方式分布於看板周圍』的挖洞方式,將可以使看板所受風阻較小,增加看板的穩定性,又可以避開看板中央的圖文區域,達到最有效的設計與利用。

平面與空間的轉變

平日我們研究幾何,大都限於平面上,而我們日常所接觸的,卻與立體有密切關係,因此著手研究平面與空間之關係;比如一個三角形,在平面上存有多樣性質,而一個三角體,在空間上是否亦存有某些特性呢?又平面幾何上有許多定理,在空間上,是否存有呢?