全國中小學科展

第二名

電容器中儲存的能量之測定與探討

在玩聲光科學組合套件"動動腦"玩具時,我們看到許多形狀、大小不同的電容器,使我們想研究這些電溶器的性質、功用及所儲存的能量問題,故設計此實驗,以求其能量與電壓及電容的關係。

稻矽雙贏

隨著紡織、時尚業的發展,與人類對色彩的追求,染色過程產生大量廢水,於是「染料汙染」成了環境災難,已是不容忽視的議題。本研究著重於如何以低成本的農作廢棄物--稻殼,製作成可以吸附染料並可回收再利用的材料,以達到回收利用、改善水資源的目的。本研究以稻殼高溫鍛燒後的產物--二氧化矽進行探討,控制變因為有無水熱、水熱環境pH值、酸種類、水熱時間及鍛燒時間。研究結果顯示,(1)實驗所需的二氧化矽可由價廉的稻殼燒製而成。(2)以玫瑰紅為模擬汙染源,經過控制各種變因的研究,最終製作出的鐵鎳複合材料幾乎可以完全吸附染料,且因有磁性,易於回收再利用。因此,實驗結果顯示以鐵鎳複合材料處理染料廢水,為一經濟有效的方法。

嚇我一大跳─果實蠅防治新方法

在市場中,我看到賣小吃的阿姨、叔叔們,在攤位上吊著許多水袋,在問過賣東西的阿姨、叔叔才知道,原來這些是用來趕走蒼蠅的。 為何水袋有這種神奇的功效呢?在我們四處的求證下得知,原來具有複眼的蒼蠅,在光線的全反射下,會感到害怕而不敢接近。 芭藥園中,爸爸常常為了防治果實蠅而傷透腦筋;果實蠅和蒼蠅都具有複眼,是不是水袋對果實蠅一樣具有嚇阻作用呢?於是我們請教老師。老師說,我們何不一起來探討這個問題呢?

水波波速測量的改進與變因的探討

在理化課本第三冊十七章波動中曾提到:波在相同介質中傳播是作等速度運動,且波速的快慢和介質的種類有關,但課本並無實驗證明,因此,為了找出測量波速的方法及影響快慢的變因,特別設計此實驗加以求證。

會逆轉的石頭-Rattleback 逆旋現象

Rattleback(又名 Celt Stone)為一橢圓形底面之物體,當往某個特定的方向旋轉後,它會開始上下震盪,然後再朝相反的方向旋轉。逆轉原因來自動摩擦力之分力所造成的力矩,此分力與接觸面摩擦係數有關,在某些條件下會產生最佳逆轉效果。我們以自己所製作的模型,來分析各種變因與逆轉效果的關係。並觀測到運動過程中,其對稱中心在 X、Y 兩方向的震盪振幅會隨時間呈現收斂的狀態,軌跡呈現出「帶阻尼的利薩求圖形」。

波濤洶湧的酒杯─玻璃杯共振之研究

一個裝有水的玻璃杯,用喇叭撥出大聲的聲音,便能觀察到共振的現象發生,玻璃杯將會不停的震動,甚至導致破裂。本研究將會藉由傅立葉轉換(Fourier transform)來分析玻璃杯的振動頻率組成,並進一步探討頻率峰值的來源。另外我們也研究了不同水位的高低以及液體密度對於共振頻率的影響,並以能量守恆的觀點進一步推導出玻璃杯的振動方程式。最後我們也觀察到了higher harmonic,並且發現non-linear dispersion relation的現象,顛覆了我們常對於 f∝n 的觀念。

釘板上的正方形

幾個月前,我無意間翻開哥哥去年參加學校算術奧林匹克競賽初賽的試題,其中有一題是有關正方形的算法。它是在木板上釘了 32 個釘子,木板上的每一個小格子都是大小一樣的正方形。然後用橡皮筋在這些釘子上套出正方形(如下圖)。問總共可套出多少個正方形?結果解答是 38 個,可是我卻畫超過 38 個,經詢問老師而且看過解答的說明後,它是一些用座標表示方程式的解,看也看不懂。於是就開始我這趟「釘板上的正方形」之旅了。

名震一蝕—聚苯胺製備改良及其在防蝕應用研究

近年來,導電高分子的研究及發展十分活躍,在各方面的應用都有傑出的表現。其中,聚苯胺因價格便宜且製作簡便,使其應用潛力更為突出。聚苯胺對鐵系及非鐵系金屬有極佳的防蝕能力,但卻因聚苯胺與金屬之附著力不良使其應用遭受限制。本研究的重點在於製備奈米級的聚苯胺,以及提高聚苯胺在有機溶劑中的溶解度以達到和金屬能有效附著並增加其防蝕能力。實驗結果發現,利用微乳液法可以製備出奈米大小的聚苯胺粒子,且塗佈於鐵片上,有很好的防蝕效果,證明其應用潛力無窮。

簡易的電解實驗器

由於本校自六十三學年度擔任自然科學實驗學校後,師生即對自然科學發生濃厚興趣,有的教師參加台灣省國民學校教師研習會,研究自然科學的教材及教法。但是自然科學的教材及教法必須有頗於教具的配合,方能達成教學效果,在新教材中的第十二冊第一單元「電解」這一單元中,要用教具的配合,可是研習會發下之教具無法實驗成功,不能達成教學效果。利用課餘之暇,絞盡腦汁精心構思與設計。再經製作試驗等過程,並承本校校長及徐老師先後相繼提供意見,逐予改善,重行製作後,始告完成此一種簡易的電解實驗器。(相片)

嘴中的秘密─解構大磺嘴的表象

暑假時,爸爸帶我們全家前往陽明山旅遊,途中經過大磺嘴,那一縷縷白煙、澄黃色的湖水、高聳巨大的地層及刺鼻的硫磺味,吸引我們駐足許久,印象深刻。因好奇心的驅使,我又再一次來到大磺嘴,哇!那湖水的顏色,竟和我當初看得不一樣,變成深綠色,使我大開眼界。開學後, 和同學們分享我的發現,他們個個驚訝不已,正好課堂上教到有關地層的內容,引發我更進一步想了解大磺嘴的祕密。