全國中小學科展

第55屆--民國104年

潮不潮有關係—竹南中港溪入海口之紅樹林生長環境探討 

竹南中港溪入海口處的紅樹林分佈數量在南、北岸有顯著的差異。實驗結果發現,北岸因海流及河水堆積作用的影響,有許多細泥在此沉積,提供適合紅樹林生長的環境,而南岸則無此優勢。此外,紅樹林適合生長於水域酸鹼值中偏酸的環境,而北岸採樣點的水樣本酸鹼值平均較南岸酸,加上本區水域酸鹼值會因季節不同而產生變動,也會受漲、退潮和大、小潮所影響,漲潮時的酸鹼值較退潮時鹼,大潮時的酸鹼值變動較小潮時大,且距離入海口越近,受潮汐的影響越大,水域酸鹼值變動幅度也越大。故南、北岸在沉積物形態、水域酸鹼值上的不同,以及潮汐變化的影響,應是南、北岸紅樹林分佈數量差異的主因,造就現今北岸紅樹林數量顯著多於南岸的情形。

自製創意切片機

生物課時,許多學生會因製作植物切片標本而受傷,同時也發現切出的樣本不夠薄,導致無法順利觀察;而市售的切片機價格不是所有學校都負擔的起,因此本研究以做出一個使用安全、取材容易、操作省力及價錢低廉為主的切片機,供一般的樣本切片之用為目的。我們研發了三代切片機,尤其以第三代切片機,使用創意的削片的方式來製作植物玻片標本,並使用液壓系統控制切片臺的升降;此切片機可切出厚度達 5 × 10-3 cm的切片,與市售切片機的切片厚度 5 × 10-4 cm 相差約 10 倍左右,但兩種切片機的價錢卻相差140000元,因為此切片機主體使用的材料為木台,兼顧便宜、堅固及攜帶方便的優點。而且我們的切片機不僅可以切新鮮的樣本,亦可切石蠟樣本。

「空穴」來電—「太陽能塔」氣流動力與發電可行性之研究

太陽能熱對流發電是未來最新一代的綠色能源。本研究透過太陽能熱對流發電塔模型的設計、製作及情境的模擬,來全面研究太陽能熱氣流發電塔的熱對流特性及影響運轉效能的相關變因,以利進而建立發電系統。現代建築中為了為解決熱的問題,通常會設計通氣塔來進行排熱,本研究利用中樞塔的熱對流與內外的溫差建立一個立複合式的發電系統。在研究結果中發現太陽能塔塔內的氣流強弱取決於塔徑、塔高、集熱板面積、集熱棚底角、入口間隙等內在變因及光源強弱、塔頂與塔底的氣壓差及溫度差等外在變因;而若能強化太陽能塔的中樞塔內氣流,能推動塔頂之發電裝置,產生感應電流。若在中樞塔的包覆致冷晶片,亦可以利用管內外的溫差來達到發電的效益。

夏綠蒂2D和3D的世界

泉字雲斑蛛及肩斑銀腹蛛都常在向光面、植株頂端和建築角落結網,結網過程則都是由框架(障礙網)→縱絲→橫絲,但因泉字雲斑蛛的網是圓錐網;肩斑銀腹蛛則是平面網,故泉字雲斑蛛結網所花費的時間較長,而五種蛛絲的拉力及粗細皆以泉字雲斑蛛的障礙網最大,肩斑銀腹蛛的橫絲最小。兩蛛的棲息位置為網頂及網眼,皆可以最短距離、時間到達網上任意點。捕獵時,若獵物體型較小,則不一定會纏繞,但都會將其壓縮成圓形,並在吸食後丟離。肩斑銀腹蛛被雨滴、異物、震動干擾時,反應比例並不高,且會出現感覺疲勞,而泉字雲斑蛛受干擾時的反應比例較高,但移動距離較小,且較不易出現感覺疲勞的情形。

化浮咻為神奇,只給我電其餘不要

日本福島核能電廠的地震災變,再次引起人類重視核電安全,採用再生能源發電或許是減少核電使用及降低溫室效應的可行辦法。老師曾給我們觀看一種旋轉裝置少少的力量讓它一直轉動,這使我們想到這個裝置阻力這麼小,如果用在風力發電機上或許是很棒的點子,在家長及老師的帶領下以科學的研究,探討磁浮軸發電機發電效率與風扇,葉片形狀、扇葉數目等等的相關性。主要發現:磁鐵磁力無法任意控制大小,磁鐵間相對位置稍改變就會引起磁力交互作用跳開平衡狀態,必須堅固基座來穩定磁力交互作用; 雙環磁浮軸以磁力取代軸承接觸轉軸,在小風力下也可轉動發電,可以串接多個扇葉磁浮轉軸增加發電的效果。

層層相映

本文主要分為兩個部分:第一部分專注在一維直線上及二維平面上的各系統運算存活的最大層數公式探討,其中最有趣的是臨界值的角色,讓玩家能預判該遊戲的層數壽命。第二部分專注在應用上,分為幾何鏡射作圖印證,及三維空間上的四面體系統延伸,成果奧妙精彩。

汽笛狂響曲

本作品探討了笛音壺汽笛的響度及音調變化的變因如下: (一) 風速愈大,音調愈高,響度愈大。 (二) 出入口孔洞直徑相差1~2mm時響度較大。出入口直徑愈大頻率愈大,但孔洞大於10mm或小於3mm時,將難以產生共振而無法發出特定頻率之聲音。 (三) 上下出入口位置容忍稍許的偏移,偏移量對響度影響較大。 (四) 開孔不一定只能開一個,開孔總面積愈大響度及頻率都變大,但有其極限。 (五) 空腔愈大響度也漸增但有上限,空腔愈大頻率愈低。 另外本研究希望能製作出有音階變化之笛音汽笛壺,我們發現以原汽笛之原理較難達到目的,我們改用哨子發聲原理來製作汽笛,其頻率變化較能達到我們的需求,我們也製作出接近我們期望的汽笛壺。

”瓶”水相”澆”的漏刻與九龍杯

在家中種植物可以綠化環境,令人賞心悅目。但照顧起來卻有些麻煩,有時忘了或出外旅遊無法澆水,而使植物變得奄奄一息的。為了解決這個問題,我們嘗試利用回收資源做為材料,設計出環保實用的自動澆水器,讓家裡種的植物可以一直綠意盎然。 我們主要是利用自製的漏刻與九龍杯,來控制澆水的水量與時間,並從中探討漏刻及九龍杯的現象與原理。在實驗中,觀察漏刻出水孔的孔徑粗細、數量多寡等變因對水流流速的影響,觀察九龍杯杯身大小、管口位置等變因對水流流量的影響。最後,利用毛細現象將澆水後流入集水盤中的廢水導引到其他花盆中,提供其他植株生長之用,充分利用水資源。

校園藍色小精靈---沖繩小灰蝶 喜愛的蜜源植物與紫外線溫度對斑紋變化的探討

本研究主要在探討沖繩小灰蝶喜愛的蜜源植物,以及溫度和紫外線對翅膀斑紋變化的影響。首先確認小灰蝶在校園的生存條件現況:種類及數量會依季節變化,活動區域多在空曠日照充足草地,產卵喜愛離地30cm左右陽光充足花壇,食草充裕有季節性,蜜源植物數量不穩定,會受割草頻率影響。其次設計以不同花色與花冠形態的花朵,進行蜜源植物喜好實驗,得出小灰蝶喜好的蜜源植物種類為黃色管狀花、舌狀花,研判與小灰蝶口器長度有關,提供學校作為植栽規劃參考。另外設計溫度升高、仿日光照射及雙重條件,小灰蝶冬日型腹面翅膀,在實驗條件下經過兩小時,下翅斑紋稍微變清楚,確認溫度升高與紫外線燈照射,都能使小灰蝶明顯產生行為活潑與展開翅膀的動作。

發現三角形「比例點」─歐拉線上又一點

本研究探討三角形的「比例點」。已知∆ABC,定義「比例點」是滿足比例式PA:PB:PC =BC:AC:AB的P點。研究過程得到作出比例點的方法,並討論三角形的比例點個數、位置及其性質,最後發現三角形的比例點會在歐拉線上,並與三角形的垂心、重心、外心之間存在特定關係。