全國中小學科展

第二名

Cool!看誰冷得快!~~尋找自然冷卻的規律性

剛泡好的咖啡擺在桌上擱著沒喝,不到一會兒很快就冷了.....物體的溫度高於周圍空氣的複擺度時,物體會冷卻,而冷卻是否具有規律性呢?又會受哪些因素影響?怎麼樣才會冷得快!所找的參考資料,幾乎都是在絕熱狀態中所進行的實驗,那麼非絕熱狀態呢?因此我們想反其道而行,探討在室溫中物體自然冷卻的關係。一根試管、一個馬錶、一支溫度計,加上四個人的努力,究竟能玩出什麼花樣?為了解決我們的疑惑,希望藉由更細膩的角度來觀察這個簡單的實驗,利用數值分析方法尋找出冷卻速率△T/△t與溫度差T—To的規律性。

實驗探討離子在磁場中的受力

在一個壓克力製的長方形盒中放入兩層濃度不同的食鹽水,將一隻尖端磨平的針頭水平置放在盒中,針頭出水口恰沒入上層濃度較小的食鹽水中,針頭以橡皮管和滴定管相連,滴定管灌滿染料水溶液,打開活栓瞬間,染料在食鹽水中形成漩渦偶極子,由漩渦偶極子移動距離隨時間的變化,可求得染料作用於食鹽水的慣性力。等位線與電場實驗的電場形成盤放入兩層濃度不同的食鹽水,用兩片平行金屬板做電極,在食鹽水面上放一磁鐵,磁鐵下方滴入數滴染料,食鹽水中的離子受電力、勞侖茲力及黏滯力作用亦形成漩渦偶極子,由漩渦偶極子移動的距離隨時間的變化可求得勞侖茲力。

“聲”機蓬勃的奧秘─探討水下聲波刺激對水耕蔬菜生長的影響

每年八、九月正是颱風季,田裡的蔬菜受天候影響而產量銳減,價格昂貴。雖然水耕蔬菜不受限於天候,但每日產量有限,因此引起我們找尋促進水耕蔬菜早日收成,及增產方法的興趣。我們在卅一屆科展生物作品中,得知某些特定聲波的刺激,的確能促進水蘊草的光合作用;但,此實驗卻僅止於對植物葉部的刺激而已,而我們知道,根部對植物的生長尤其重要,但,一般田間植物不易進行此類實驗,因此,我們就著手設計本實驗,想利用各類水下聲波來刺激水耕蔬菜之根部,觀察其生長情形,期能找出促進其生長的聲波或音樂。

鋪天蓋地

本文動機來自新聞報導美伊戰爭的消息,美軍從航空母艦發射巡弋飛彈轟炸情報地點;由於飛彈昂貴,情報地點範圍遼闊,若將飛彈落點視為圓心,爆炸範圍為單位圓,轟炸範圍欲覆蓋面積,最少應發射幾顆飛彈才能完全轟炸?引起我們極大的好奇心去探討『最少需要幾個單位圓才能完全覆蓋半徑為n單位的圓?』 研究中利用學過的幾何概念,分成有邊界及無邊界限制兩方向討論。經探討後,發現:在正三、四、五邊形時,有邊界限制的覆蓋方式所需的單位圓數較少,且其數量公式分為、n2、還有(n為偶數)及(n為奇數)。 另外,無邊界限制的情形下(利用正六邊形切割平面再覆蓋),覆蓋大圓所需單位圓的數量不但有規律且為最少。應用此規律性設計電腦程式輔助,不但能快速且正確計算覆蓋圓所需數量及最大覆蓋半徑,並能將此結果應用在「6邊以上正多邊形的覆蓋」,還有日常生活中的園藝灑水、山中救難和尋找黑盒子..等。本文在全市科展獲獎後,曾與當時搜救華航空難的相關學術單位討論,我們的研究結果是否真的有所助益?答案是肯定的(相關存證文件詳見附錄)。

『波淘砂湧』--拋石養灘的探究

宜蘭縣海岸線全長 106 公里,絕大部分地區屬於侵蝕海岸。而影響海岸變動主要因素?波浪、潮汐、水力及風力等作用力;另外宜蘭縣海岸東向寬廣太平洋,每年颱風期間的暴風巨浪更在瞬間就可能使海岸地形完全改觀。經過實地探勘及資料的蒐集發現,現今宜蘭海岸線已施作的海岸保護工法包括了:突堤、傳統海堤、拋石堤、編籬定沙及沙丘植生等工法。因此我們利用自製的造波水槽的模型試驗方法,想了解波浪與漲退潮的營力對於海岸侵蝕所產生的影響;以及針對拋石堤這種近自然的工法,對於波浪所產生的防護作用。利用造波水槽,產生不同波長的人工波浪,並且經過實驗研究發現:位於深水區與淺水區的海床砂子受到海浪作用而呈現不同的運動方式,另外在拋石固砂的研究方面,不同的拋石排列方式、形狀以及不同間隙大小,觀察波浪對其所產生的侵蝕與堆積效應。

擬星燈蛾

去年的暑假,賴老師帶我們到學校附近的果園採集昆蟲。我們採集了不少的昆蟲,但最感到驚奇的是在大葉饅頭果樹上所發現的一大群在蠕動的毛蟲。牠們擠在一片葉上,把葉片吃得殘缺不齊,牠們為什麼會成群的擠在一起呢?牠們是蝴蝶的幼蟲嗎?那些毛蟲看起來實在可怕,但為了好奇!就把那一群毛蟲連樹枝剪下來,帶回學校飼養,探討牠們的生活情形。

比一比,看誰吐的二氧化碳較多?

在上四上自然第二單元時,老師分發給每位小朋友,一杯澄清的石灰水,讓我們吹吹看。我輕輕的吹了幾下,杯子裡的水變得有點混濁。過了不久,好奇特的現象發生了,水底下出現了白色的物體,別人的杯子裡也是這樣,只是有人的白色物體較多,有的人較少,為什麼會這樣呢?我感到有點疑惑,於是在老師、同學共同努力下,做了一連串有趣的二氧化碳實驗。

石灰岩追追追

本研究主要在比較大岡山與枕頭山石灰岩的不同,研究發現大岡山的珊瑚化石數量較枕頭山多,也發現有大片的方解石。在不同的地層,石灰岩的性質也會隨當地地層稍有改變,就如泥質的石灰岩、砂岩化的石灰岩等。研究亦發現化石大有不同,枕頭山淙淙橋附近以二枚貝出現較多,多出現在石灰岩及砂頁岩交界處,方解石的出現也有這樣的特性;大岡山的化石則以螺類化石較多。又如以地質環境分析,大岡山的石灰岩形成至少有兩次的海近海退才形成;枕頭山出現的礫石也可以證明:河成段丘的遺跡,也可以了解最近的地質年代,應該是屬於間歇性的上升。最後提出如果可以將廢棄的礦區稍加整理,應可提供我們小朋友戶外教學及體驗的一個優質考察場所。

河流的侵蝕、搬運與沉積作用

有一次老師帶學長們去看河流地形,我們跟著去遊山玩水,因討論砂石的粗細排列而去觀察沉積剖面,發現天然的排列非常規則、完美,非人工能比,同時也發現一些問題,於是在老師的指導下做了一連串的探究。

變變變──找出植物界最佳的天然指示劑

有一次,就讀六年級的哥哥上自然課,研究水溶液的酸鹼性,必須使用石蕊試紙或廣用指示劑等化學藥品來檢驗,但基於近年來環保意識的提倡下,於是引起好奇心,希望從自然界的植物中找出一種最佳的天然指示劑,減少污染環境,並藉此了解物質酸鹼的性質。