全國中小學科展

第51屆--民國100年

醇水之蒸

在實驗中,我們將探討拉午耳定律的偏差現象,測定混合液體的蒸氣壓、混合後的反應熱以及一系列的醇類之間關係,再比較不同種類的溶液性質。藉由實驗結果試著解釋為何蒸氣壓為正偏差的酒精溶液,混合後體積會減少以及為放熱反應。我們也將測量數種物質,包括有、無揮發性的物質,固定濃度的混合液體,改變其溫度,觀察蒸氣壓,分析其中的關係,並藉由數據推出關係式,並試著預測其沸點。最後,我們在實驗中發現,不同濃度的酒精與水混合液中,在特定濃度時會有混濁現象,我們去模擬內部結構,探討混濁形成的原因,藉由巨觀的現象去了解微觀的實際情形,使我們有更多討論的空間。

阿波羅的航行地圖~太陽移動軌跡和8字型之探討

我們發現太陽的移動軌跡會因緯度的不同會有不同的變化,研究中我們得到以下幾項結論:一、四季高度角變化並不相同,水平變化量平方值+垂直變化量平方值=固定數值,越接近天球東西方位線水平變化量變大,垂直變化量變小。二、太陽每天相同時間出現在不同的位置,若長期會呈現8字型的變化,當距離8字型中線越遠,則時差越大。三、南、北半球相同緯度地區,6/21和12/22太陽軌跡恰好相反,但南半球軌跡偏北,北半球軌跡偏南。四、太陽8字型,北半球偏南;南半球偏北;短圈都是4~8月,長圈是1~3和9~12月。五、東北、西北方日影時間長,太陽能板適合擺放於東南、西南方,若要設置於建築物周邊,則可考慮在1/2 ~2/3建築物高的距離擺放。

弧輪偵找—等腰三角形的擴張

本文利用尺規作圖的技巧求作三角形的第一型及第二型內接三角形,並擴展到任意凸多邊形。在第一型內接多邊形上找出其解的範圍,在第二型的順逆兩個內接圖形上,發現其解部分有共圓現象,部分有共橢圓或雙曲線的現象,直角△中有更多有趣的特性。關於正多邊形的第一型及第二型內接多邊形的尺規作圖,本文找到快速的畫法,並發現其解有許多特性。

污水大變身~讓地球水資源活起來

本研究主要是要探討在水資源越來越缺乏的現代社會如何為這個世界盡一點小小的貢獻?透過一系列的實驗及觀察後發現,日常生活必需的洗碗精卻有著如此不可思議的傷害,環境行動不能再等下去了,但是,只有五年級的我們真的經驗缺乏,發現自來水廠也許可以給我們更多的幫助,聯繫淨水廠的叔叔阿姨,精闢生動的解說加上實際的參觀,從加藥曝氣池、膠凝池、沉澱池、快濾池、廢水再生池,叔叔告訴我們過濾水所需要的細節,每一個步驟都有許多重要的關鍵,經過一連串的研究、實驗及參觀後,因此想到了是不是可以做一項更好玩的事情~設計一個小小淨水廠,讓家庭中的廢水也能得到重生的機會,我們也因此能為地球水資源盡一份小小的心力

滲透來去

為進行綠色實驗,達到實驗器材微型化的目的,使用毛細管及離心管取代高中課程中的U型管,我們選用毛細管來觀察兩端液面差(△D) ,並將毛細現象可能造成的誤差(△H)納入校正後,解決了一般滲透壓實驗耗時、效率差的問題,一套不到60元的有效率的簡易滲透壓儀便成形了。滲透壓為一種依數性質,溶液中粒子的數量會影響滲透壓的大小。在滲透壓公式:P=i*CMRT中i為范托夫常數,故我們選擇i不同的3種溶液(C6H12O6、NaCl、Na2CO3)來進行實驗,並建立簡易滲透壓儀測量3種溶液(C6H12O6、NaCl、Na2CO3)的毛細管液面差(△D-△H,經毛細現象校正)與濃度關係式如下: C6H12O6: P實驗值=[ (△D-△H)+3.2/17.6]xRxT*i NaCl: P實驗值=[ (△D-△H)+0.7/14]xRxT*i Na2CO3: P實驗值=[ (△D-△H)-3.67/6.93]xRxT*i

方城規則E化

研究圍棋競賽瑞士制賽程編排準則與其邏輯,將賽程編排準則電腦化。應用Excel程式函數語言建制賽程表與實際比賽賽程表做比較,結果與實際比賽賽程表相符。

L、a、b—數位相機與溶液濃度的探討及運用測定平衡常數、溶液滲透壓

常用定量分析方法有傳統滴定法,但此方法較費時且藥品耗用量較大;另一種光譜分析法,準確度較高,但是分析儀器昂貴。本研究欲發展一套簡便、快速的定量分析方法--快速色差法,主要是利用數位相機對溶液照相,利用電腦影像軟體photoshop擷取L、a、b數值作分析,求出其色差(ΔE值),利用ΔE與濃度的線性關係建立檢量線,再求得待測溶液濃度。將此方法運用於量測高中課綱比色法實驗,大大提升了量測平衡常數的準確度,提供較客觀的判讀方式。操作實驗時先按照一般步驟利用人眼去判斷標準液與未知液之顏色差異,接著再將兩管溶液分別倒入燒杯中,利用我們所建立的裝置搭配電腦軟體去判讀色差,比較兩種方式所算出的平衡常數。

聲電機

這次研究,利用尚未普及的聲能,關鍵是將聲波[廣義化],並不限人耳能接受之聲波,再嘗試讓[聲電機]共振,共振產生力量之大(如美國華盛頓州TACOMA大橋受風吹而斷;又如法國昂熱市一座橋上有士兵走過,因士兵走的頻率與橋的頻率一致,使橋共振,振幅超過橋樑的極限)。本實驗中,無法得知確切輸入能,因輸入能須由共振能加發動音源的力學能,只能得知力學能(因空氣阻力仍無法精確),無法得知共振能大小,所以盡量提高輸入能大小,根據質能守衡,得知能量不能變大(因質量未變),再根據熱學第二定律,不能從單一能源(聲電機)吸取能量,使完全變為有用功而不逸散,將[聲電機]能量提高後可輔助其他能源,減緩耗損,而完成本實驗宗旨:應用。

誰在指揮蚜蟲的波浪舞?─「蚜蟲集體搖動現象的研究」

校園中馬利筋上的蚜蟲似乎會同時一起扭屁股,我們好奇蚜蟲怎麼能像在看棒球賽一樣,到了某個時間,就像事先說好了大家一起扭屁股!所以就開始了我們對夾竹桃蚜(Aphis nerii Boyer de Fonscolombe)的研究。研究分為四部分,「研究一」先對蚜蟲搖動作出基本的觀察。「研究二」是想了解在自然狀態下,到底為什麼有時蚜蟲會集體搖動、有時卻不搖。「研究三」想研究集體搖動是由誰來領導、有沒有人發號司令。「研究四」想確認追隨者蚜蟲是根據什麼信號來決定自己是要跟著搖動的。研究後我們發現:蚜蟲的搖動像是人類左右撇子一樣,有著左、右的習慣性。溫度、濕度提高都能提高蚜蟲自然集體搖動的機會。蚜蟲群中有些自然集體搖動的領頭者,跟隨者應該是根據空氣的振動來判斷跟隨的時機。

狗尾草的靈動~「震」的很有趣

本實驗由龍爪草在橡皮筋上的運動,推論它朝特定方向移動的原因。進而發現有倒刺結構的狗尾草也可以經由震動而向前運動。研究影響狗尾草移動快慢的因素,發現喇叭響度愈大,吸管震幅愈大,狗尾草移動愈快;頻率對移動速率有些許影響,當某些頻率使吸管形成駐波時,速率變化明顯。為研究倒刺角度是否影響速率,我們製作倒刺模型來探討,結果發現在角度70°時有最大移動速率。實驗因發現駐波而利用產生的駐波測量吸管的波速,測得的波速隨頻率增加而變快。我們還發現倒刺密度和倒剌長度對移動速率影響不大,但此結果對做成機器蛇在地面移動的性能和穩定性有相當的幫助。而最終我們製作倒刺機器蛇模型與倒刺潛水艇,希望將來能有更大的實用性。