全國中小學科展

第53屆--民國102年

埔里『鋒』『雲』--雲與埔里在地天氣之相關探討

我們這次的研究是針對埔里在地的天氣,以「雲」當主要媒介(當然它同時也是主角),做較長時間的觀察。在此略述我們這次研究的成果:(1).我們利用二種模式來分析冷鋒與天氣變化的關係,發現不論在溫度、濕度、氣壓、風向和雲系變化方面大都有一定的規則可尋。(2).我們選取卷雲、卷積雲、高積雲、層積雲和巨塊積雲等五種雲類,觀察其出現時與天氣變化的關係;其次,為了能夠預測天氣,我們也對該雲類出現後3小時、6小時和隔天早上的天氣,做進一步的分析探討。(3).我們把實際觀察的數據和中央氣象局鄉鎮天氣預報資料做個比較研究,發現:中央氣象局溫度預報的誤差率約為10%,溼度預報的誤差率約為-15%,而天氣狀況預報的誤差率約為31%。

燒半壺不如燒一壺-影響瓦斯爐加熱效果變因之研究

將水加熱的過程中,會受到容器大小、容器形狀、水量及火力大小等因素,影響使用能源的多寡。因此將這些種種變因做組合,研究將水加熱時間的變化,並利用實驗找出最節省能源的方法。實驗結果:我們發現一次燒一整鍋的水,會比裝半鍋分兩次燒加起來的燃料還要少。但有時候如果使用小火慢慢燒,會比用大火快燒省下更多的能量。

健康把關-攜帶式智慧型藥盒之研究

現今生活繁忙,針對慢性疾病者,常常為了工作而忘記服藥。因此,我們希望能解決這個問題,於是我們小組想出了利用智慧手機搭配藍芽將訊號傳送到設有接受訊號開關的藥盒,只要時間一到就會播放語音及訊息作為提醒。如果在一定時間仍未完成用藥,系統則會自動傳送訊息給特定手機號碼的朋友、家人,一起督促準時服藥,對於健忘的長期用藥病人將是一大好處。

多管咸試-膠管樂的製作與分析

將自然與生活科技的「聲音的探討」單元中所學的知識,應用在日常生活中,使用回收物品與教具的再利用當器材的來源,利用鼓風爐教具當壓吹空氣源(氣壓源),連接不同長短的膠管笛以發出聲音,藉由電腦測音軟體錄製所吹出的聲音,進行頻譜分析量測其音頻,探討不同長短的塑膠管所發出的音高,進而求出想要的音高的管長,使其發出所需的和弦與樂音,以製作能當伴奏或彈奏的膠管樂器,達到自製樂器的樂趣。

我也是小強─櫻桃紅蟑的趨性與生存策略

因好奇目前淪為寵物餌食的櫻桃紅蟑(Blatta lateralis) 的小強本能還有多少?所以我們設計與自製了四格透光紙盒討論櫻桃紅蟑對於不同照度與不同色光的負趨光性表現、自製沙盤紙箱與不同接觸面來探討櫻桃紅蟑趨觸性的機制、自製軟管通道紙箱探討櫻桃紅蟑對各種氣味的喜好、與自製八岔路軟管紙箱測驗其對水分的感知能力等…得到主要結論為櫻桃紅蟑在有人為干擾下趨觸性的表現優先於負趨光性與對食物、水分的需求,於無干擾狀況下櫻桃紅蟑是平均分散於環境中不喜碰觸的、在光照強度約100 lux以下對光的明暗較敏銳、對於氣流的擾動感知大於對震動、水分的吸引力優於對糖、魚飼料等的吸引…我們期許這些結論有助於應用在蟑螂防治的設計。

互動你和我,簡單樂生活

當今平板電腦為3C熱門產品之一,作品以他設計可控制家中燈光、空調及音響等設備為基礎,並加入互動式選單功能,在不同使用者可能也會有不一樣需求下,可藉由互動式選單內按鈕,輸入欲控制設備項目讓一連串繁雜動作簡化之,改善市售產品單鍵巨集呆板控制方式,並配合設計出的紅外線遮斷器,在不改裝視聽器材利用檢測Video信號,得知該機器開或關機狀態,解決一般遙控器上電源鍵,大部份都屬單鍵命令器材ON或OFF,防止控制器一連串盲目發射紅外線訊號來控制電源,會使得若原本視聽器材已開啟反倒又關機發生,讓控制上掌握得更精準。

三角形鋪砌挑戰費氏數列

本研究在探討A. Einstein所提出的三角形鋪砌凸多邊形問題:"分別用1,2,3,...,N個從1開始的整數邊正三角形鋪砌一凸多邊形。問:怎樣鋪砌所構成的凸多邊形面積為最大?"我們藉由觀察鋪砌正三角形的點、線、面關係發現以下幾點:一、鋪砌出的凸多邊形之頂點數(V)、邊數(E)、面數(F)具有V-E+F=1的性質,而當所鋪砌的圖形為一凹多邊形時,則其性質變成V-E+F=2。二、當N≥4時,最大面積凸多邊形必為五邊形。三、所鋪砌出的最大面積凸多邊形,其正三角形的邊長具有類似費氏數列的規律。 1,1,1,2,2,3,4,5,7,9,12,16,21,28,37,... 四、由黃金比例的探討發現,邊長數列雖也可繪製出類似鸚鵡螺曲線,但其曲線的半徑比卻無黃金比例的性質。五、後項與前項的比值趨近1.333,若用隔一項的比則會趨近於1.75。用最大正三角形的邊長與高的比則趨近1.539。

上課了,誰還有聲音? 是「它」!~利用環保材質,減少椅腳噪音的方法

教室是我們學習的主要場所,卻因為椅子的拉動產生噪音,影響我們的學習。藉由此實驗,了解椅子拉動時所產生的噪音值,由一張椅子的80分貝,到全班產生的100分貝。而椅子拉動的方式不同,包含往前推、往後拉或是翹腳腳拉動,所產生的噪音大小都不同。椅子往前推時所產生的噪音最大,往後拉較小,若椅腳翹起來時,噪音值更小。為了建立更佳的學習環境,因此利用環保材質來包覆椅腳,減少噪音。單層包覆後,以網球的效果最佳,噪音值61.1分貝,布類的效果也很好,比對照組的89.3分貝低很多。在多層包覆中,都可降到60分貝左右,和市售的減噪墊片效果差不多。所以包覆物質愈厚愈柔軟、愈粗糙都能有效減少噪音的產生,且這些都是廢物利用,經濟實用。

大自然的數學遊戲-蟻獅『做圓』、『做錐』挖挖挖

本研究主要是探討蟻獅巢穴的數學秘密,經觀察蟻獅建造巢穴的目的有二:(1)做『圓錐巢穴』是為捕食、(2)建造『圓形蛹室』是為成長蛻變。我們計算了十個樣本,發現蟻獅所築圓錐巢穴之坡度大約介於49°~63°之間,利用勾股定理a2+b2=c2算出巢穴斜邊長在1.25~4.85cm間,另外不同大小體長蟻獅建造出來的巢穴底圓半徑、深度、體積與圓錐體曲面面積,相關係數分別是0.62、0.4、0.53、0.56,證實上述項目彼此間有顯著線性相關,而有利於蟻獅捕捉到獵物。在球體蛹室半徑、體積、蛹室的面積等與體長間,相關係數是0.99、0.88、0.95,且有高度線性相關,代表蟻獅幼蟲可以在蛹室內安全無慮下蛻變成長。

「天燈」密碼

「天燈」是我們故鄉的特產,在這次的科展中,我們針對日常生活熟悉的「天燈」進行更深入了解。我們的重點是針對「天燈」的燃燒進行深入的探究,「天燈」燃燒主要的原料是金紙和燃油,首先我們探究油紙折疊方式對燃燒的影響,有哪些燃油和燃料可以讓「天燈」起飛。接著探究金紙、燃油及燃料對於環境是否會造成污染,最後找出低汙染的燃料設計環保天燈。