全國中小學科展

第一名

以自製模型解釋酸鹼強弱

上課時老師以過去本校用保麗龍球內裝磁鐵所製成之模型來說明低限能,活化複體,催化劑效應,碰撞方向性等現象,當時我們連想到,化學上陰電性之意義與磁力之意義很類似;是否能以類似模型來解釋由於原子陰電性大小不同關係所引起之各種不同現象,於是在老師指導下製作這套模型。

離家五百哩–臺灣海漂垃圾與洋流關係動態模擬之研究

本研究主要用動態模擬實驗了解海漂垃圾移動路線和分布情形,並與調查資料比對,深入了解臺灣出現大量海垃圾的地點和成因。研究結果發現,溫度、鹽度和風是造成洋流流動的因素。臺灣周邊的洋流會使垃圾在洋流會合處呈現帶狀分布。海漂垃圾會受海底地形影響,水深較淺的西部大陸棚會使垃圾移動速度變慢,堆積情形明顯。且季風對海漂垃圾的影響甚鉅,不同季節會使垃圾堆積於西部和北部,尤其秋冬時更明顯。出海口的海漂垃圾也受季風擴大堆積範圍,且颱風季節影響最大。與調查資料比對後發現,北部海岸、西南海岸為海廢熱區,花東海岸較為乾淨。未來希望再做細部模擬,得到更多海漂垃圾移動和堆積的相關資訊,以利未來進行海漂垃圾的攔截或清運。

螞蟻傳遞移屍行為之觀察

每逢雨後校園各角落總是分佈無數的「蟻巢」火山口,這時只見工蟻忙著修補住所,將挖出來的土堆到巢外。為了想了解整個蟻城的生活情形,我們選擇 Pheidole sp.親自飼養,經二個月耐心的觀察發現這種螞蟻有一種非常社會化的行為一搬運屍體堆積成公墓。到底是什麼魔力導引,產生這種類似人類移屍的行為?一直困惑著我們,所以決定著手針對這個間題深入探討,希望能找出答案來。

探討多人玩的井字棋_Otrio是否有必勝方法

傳統井字棋在兩人不犯錯的情況下遊戲會平手;另外2款傳統井字棋的延伸版:奇雞連連與棋蹟連連,有人研究過,當玩家都擁有全部種類的棋子時,遊戲是不公平的。 因此,傳統井字棋是公平,但變化少;而兩款井字棋延伸版變化多,但先手必勝;因此,我們想研究的是四人版的井字棋Otrio,且玩家都分別有大中小棋可以連線。 為了研究是否公平,我們設計了動態棋譜,根據場上狀況自動評估得分,玩家可依據下棋,評估的標準是連線數量與阻擋機會,而我們透過這方式研究,可以節省掉製作全部可能樹狀圖的任務,以更有效的方式研究是否公平,而目前為止,我們發現兩人遊戲是先手必勝,但在三人與四人遊戲中,先手玩家沒有絕對優勢會必勝,所以遊戲具可玩價值。

綠焰重生---落葉碳質燃料在熱電晶片發電應用研究

本研究收集7種落葉、混合9種及隨機取得3袋落葉,以1、2、4噸加壓成型及300℃、400℃碳化製成碳質燃料,並利用自製燃燒爐-水杯系統探討其燃燒特性。研究發現,葉脈比率較高者,粉末的大中顆粒比率、碳質/灰分比、水杯吸熱值與升溫速率等皆有隨之升高趨勢;葉質亦明顯影響碳質/灰分比與熱值,順序為:單子葉紙質>雙子葉薄革質>雙子葉厚紙質。製程方面,400℃碳化的碳質燃料其碳質/灰分比低於300℃者,但水杯吸熱值與升溫速率則明顯較優;提高成型荷重可使碳質燃料密度、碳質/灰分比、水杯吸熱值呈上升趨勢,升溫速率則呈下降趨勢,而以2噸較佳。經檢量推估,落葉碳質燃料燃燒熱值約4360~5888cal/g,與市售褐煤相近。落葉碳質燃料的最佳製程為2噸成型荷重與400℃碳化,並利用熱電晶片自製改良三代熱電小屋進行熱溫差發電,充分展現其發電潛能。

共鳴管共振頻率誤差探討

於共鳴管實驗中,我們發現管口與聲源間距離會影響管子的共振頻率,距離愈遠、共振頻率愈高,最後趨於一穩定值。本研究探討此現象及相關變因,提出球面波的共振頻率公式,並證明球面波的共振頻率、及共振頻率隨管口與聲源間距離改變而變化的幅度,與管長、管徑及管口與聲源間距離相關。同時,對於狹縫繞射實驗,透過本研究推導之球面波共振頻率公式,可利用實驗測得之共振頻率求得繞射波的假想波源位置。而管子共振時,駐波僅存在於管內,其腹點位置必位於管口附近(受管口修正影響)而非聲源處。因此,進行共鳴管實驗時,不可將音叉擺放位置視為波腹位置。

植物色素對酸鹼的反應

當我們知道石蕊試紙遇酸會變紅,遇鹼會變藍的時候,大家都非常驚奇,因為這反應太神奇了。為了想知道是否任何植物的色素對酸鹼都有反應,我們全班同學就展開了以下的實驗。

校園旁的海蟑螂

我們是濱海的學校,校園前面的排水溝直通大海,(參考照片) ,裡面住著許多的小動物,如望潮啦,看校園裡外有許多圓圓的洞穴就可知道(參見照片),海蟑螂 在此營生,有的甚至跑到校園裡來,住在樹蔭底的磚塊下(參見照片),這可說是他校沒有的奇觀,在好奇心驅使在地利之便下,參閱學校藏書,想對海蟑螂有更深的了解,但是並無詳細資料,僅光復兒童百科圖鑑書中記載海蟑螂的學名,及其體長。於是對海蟑螂進行研究,後來,雖又發現了第二十一屆科展國中組優勝作品中有海蟑螂的研究資料,但仍無法滿足吾人之求知慾,因此,仍繼續研究工作。

我不要做「熱」鍋上的螞蟻─熱島效應面面觀

近年來都市的高度發展,「熱島效應」日益嚴重。本實驗透過150 位同學實地測量台中地區的氣溫,並設計「熱島效應模型」來模擬熱島效應的成因,進一步探討各項變因對熱島效應的影響。此外,希望能從蒐集的文獻記錄中,推測未來熱島效應的趨勢。最後提出改善對策,以提升環境品質邁向都市永續發展。本實驗具體結論如下:一、 台中市冬季熱島強度(△T)為4.6℃,比民國81 年的4.0℃,增加了0.6℃,顯示熱島效應有增強的現象。二、 夜晚、寒流、建築密集、人口數多、用電量大、空氣污染嚴重等對熱島效應的影響較顯著。三、 白天、雨後、假日、植被多、水域多等對熱島效應的影響較不顯著。四、 經過「鄉村模型」的測試,綠化面積增加70 %,氣溫少升高1℃。

空間中任三直線上各取一點所連成三角形的最小周長

我們知道,平面上任意一個三角形若要找出具有最小周長的內接三角形,條件是此三角形為一銳角三角形。說明如下:設有一△ ABC ,利用光的反射定律─入射角等於反射角,將 △ ABC 的內接 △ DEF 之周長 ED + EF + DF 改為 ED + DF'+ F'E'=EE〞 ,因 ED + EF + DF = EE〞成一線段,故確為最小周長(因在 △ ABC 內作另一內接 △ ,其周長張成一折線)。圖中:α+β+ γ = △ DEF 外角和之半二,α= -(β+ γ) =∠A ,若∠A≧90°,則∠BDF +∠CDE = 2 ∠A ≧ 180°,故只有在銳角三角形中才具有最小周長 △ DEF 。而此時過 F 作AB之垂線因∠EFA =∠BFD ,故平分∠ EFD 而與AC、BC交於 C 即 △ DEF 之旁心,所以CF為 △ ABC 在AB上的高,同理AD、BE亦是。故我們知道最小周長 △ 即為垂足三角形。(以上出自參考資料)然而,為了將在三直線上各取一點連成最小周長三角形的情形推廣到空問中,上述平面的性質無法繼續沿用,所以有必要發展另一套方法來處理這個尋找最小周長三角形的問題。