全國中小學科展

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第二名

投射與圖形的變化

有一次,我們看到陽光照射在走廊圍牆時,發現圍牆的圓洞,隨陽光變換而有不同(圓的變成扁的),難道形狀和陽光有關嗎?它的影響是怎樣呢?我們結合圓形與比例的關係,動手做做看有那些變化。

小單帶蛺蝶的生存策略探討

去年和弟弟進行科展研究時,在小坪頂的小溪邊發現一隻正反面斑紋不一樣的蝴蝶掉落水中掙扎,將之救起拍照後放生。照片沖洗後比對圖鑑為小單帶蛺蝶之雄蝶,並由圖鑑上發現不但雄蝶翅膀背腹面圖案不同,連雌雄蝶之間的圖案也不同,這種差異到底在其生存適應上有何意義引起我們極大好奇。但收集相關資料後只有生活史中的形態和採集記錄,其他相關資料均極缺乏, 因此乃動手進行在台北盆地的分布調查及飼養觀察以了解其生活史。從初步飼養成果中,發現小單帶蛺蝶生活史中幼蟲在顏色及形態上都呈現豐富的變化,同時體表也布滿駭人的刺突,並且具有很多和一般蝴蝶不同的行為。例如多數蝴蝶產卵在植物的嫩芽或幼葉.上,以方便孵化的初齡幼蟲能哨食到而小單帶蛺蝶卻產卵在發育完全的老葉片上;多數蝴蝶幼蟲都將排泄的糞便撇棄,而小單帶蛺蝶幼蟲卻將糞便如珍寶般保存並善加利用。這些飼養過程所發現的奇特現象,在野外生存適應上的意義為何是我們要探討的重點,因此乃以飼養資料為基礎,選擇台北市立動物園蝴蝶公園為樣區,進行野外觀察建立基本資料,並探討這些特殊習性在生存適應上的意義。

到底是誰在作怪?

春節時,阿姨帶小表妹到家裡來作客,媽媽削了一盤頻果請他們吃。沒多久,我發現蘋果都變成褐色了。我問媽媽是不是蘋果壞掉了不能吃?媽媽說削皮的頻果本來就會變褐色的,沒有壞掉,好像是一種鐵質的氧化作用喔!我覺得納悶不解,於是就去問自然老師,沈老師說,你們不是剛學過「兩種氣體」這個單元嗎?我們可以自己製造一些氧氣來試驗、探討它的原因,找出到底是誰在作怪?於是我們就在自然老師的指導下做了以下的試驗。

以管窺波--探討壓力波在彈性管中的振盪效應

參考資料二的水錘實驗是探討充水剛性管壓力波的強度及週期;參考資料六的實驗是以距離除以時間求充水軟性管的波速;而高中共鳴空氣柱的實驗為空氣在剛性管中形成駐波,本實驗經由理論分析重新整理後,推論當波動在充填流體的彈性管中產生振盪時,為流體的彈性與管的結構、彈性在徑向上的串聯效應。 本實驗將彈性管充滿水置於木架上,一端接上注射針筒,另一端接上水箱。擠壓注射針筒產生波動,藉由感測器記錄波形讀取振盪時間,改變不同的變因,實驗數據支持理論分析。 最後利用理論計算出空氣在矽膠管共鳴時的波速是由空氣及管共同決定的,故波速小於(331+0.6t) m/s,實驗數據支持此推論,可知形成駐波的頻率,不只與管長有關,也與管徑、管壁厚度、材料有關。

由彩虹現象談雨滴形狀、大小、終端速度

藉由探討彩虹之形成,逆向思考反推形成雨滴的條件。

許地球一個不渴的未來-太陽能海水淡化裝置

2015年4月,全台發生嚴重的缺水危機,然而台灣四面環海,年降雨量也不少,照理來說應該要比沙漠國家更不缺水才對。沙漠型的國家(如以色列)都採用海水淡化解決缺水問題,台灣呢? 從最先研究的各種海水淡化的方法,如:逆滲透、多極閃化、電透析法、蒸發法等,而我們選擇了成本最低及製作方法最基本的蒸氣法。 創造出最有效率的蒸氣海淡法便成為了我們這次實驗的目的,從利用酒精燈燃燒過濾海水到利用凸透鏡和凹面鏡及微型凸透鏡(利用太陽能反射)等歷經多次實驗,將蒸氣海淡法提升到兼顧低成本及高效率。

稻田中的小巨人

今年學校成立顯微教室,我們將野外採集的水中生物做研究並參加期末報告比賽,獲得優勝。以「圓頂水蚤」做主題,深入研究並參展。

台中港區酸雨測定之現況分析

本校自然科教學研究會所編「科學走廊專集」第二集有「認識酸雨」一文,知道酸雨是人類科技高度發展的副產物,是各國追求都市化工業化而引發之「大地反擊」現象之一。而一般所謂雨水酸化仍是指PH值低於5.6而言。由於酸雨降至地面,對環境乃是一種嚴重威脅,它會使土壤變酸而減低肥力;侵蝕金屬造成生蛂F會損害建築物;會影響植物生長;會使河流變酸危害魚類生存……直接或間接地影響到人類的健康,因此引起世人對酸雨問題之普遍關切,咸認為酸雨為廿世紀之全球環境危機。而台中港區,近年來由於關聯工業區之設立,工廠使用燃料油量劇增,所排出之硫化物不斷的增加,騎與水酸化的嚴重性可想而知,故本研究正是要對台中港區的酸雨作現況分析,希望港區人們加以關心,並且研究設法解決。

再造一個我─似假還真的立體影像

曾在科博館看到大型的全像片,市面上也常早見到這種可呈現 3 - D 立體影像的特殊照片,甚至信用卡上也可發現全像的應用,因此引起我去了解它的原理及加以深入討論的興趣,到底全像片是如何拍攝的?有何優缺點?有什麼應用價值?而一般全像片只能記錄物體 180°的立體影像,是否能改良成可看到物體 360°立體影像的全像片呢?

「危」風陣陣摧~探討微風對纜車的共振影響及改善方法

遇到強烈陣風為纜車停駛的條件之一,然而我們更想知道未達停駛之陣風是否也會引起纜車共振,造成隱憂?首先,利用樂高積木製作長短、角度不同的六隻吊臂連結自製車廂,取得擺盪時的張力變化、角度及角速度,更定義了擺盪指數=角度最大差值 ×角速度最大差值來比較吊臂的安全程度。再來,透過穩定遮風製造出不同頻率的陣風,得到陣風雖未達停駛標準,但若頻率接近纜車擺盪頻率時,確實能夠引發共振,其中以180度直臂最危險,來回角度高達80度。然而角速度愈大,造成的纜繩張力變化也大,致使塔柱負擔增加。最後,我們將吊臂改良為伸縮吊臂,透過無線遙控改變長度,破壞陣風的共振,成功在20秒內有效改善擺盪情形,以期爭取時間讓乘客安全到站。