全國中小學科展

第55屆--民國104年

「磁」母「水」中線―排水口的廢水環保發電機

我們使用可再次回收利用的環保材料,用電磁感應的原理和銣硼強力磁鐵設計成小型的發電機,並且將這個小型發電機放在洗手台和排水口出口的地方,讓水流帶動發電機來再次利用水流而不會浪費。我們先比較了線圈粗細、圈數、長短、層數的磁力哪個比較好,發現圈數最為重要,因此選擇直徑0.2mm的線圈,可以纏得圈數最多;再接著比較200圈、400圈、600圈和800圈的電壓、電流,發現600圈效率最高,並發現600×8的線圈設計,最高可產生2.3伏特的電壓;最後我們使用了不同片數、角度的扇葉,以及不同高度的水流位置,找出最有效的發電方式,希望以體積小、效率高的優點,將來能使用在各個排水口的環保發電能源。

大自然的捉迷藏

大自然當中,有許多的捉迷藏高手,他們透過各種的方法躲過獵食者的捕食進而生存下來,本研究發現當物種擁有與環境顏色相近的保護色以及體積較小的外型特徵時,在生物圈中,就比較不易被捕捉,且擁有較高的存活力。而當一個棲地範圍較大時,因可躲藏的地方較多且生物分布較廣、密度較低,因此生物的存活力也會大幅提升。 在食物鏈中,有些生物勢必會扮演著獵食者的角色,當獵食者對於一個環境較為熟悉或捕捉獵物技巧逐漸純熟的狀態下,相對的捕捉到獵物的機會就會提高。但即使如此,對於體型較小的獵物,相較就容易從獵食者的手中逃走,進而提昇其存活的機率。

以Color Schlieren光學顯像技術研究噴嘴過濾器來達到降噪的目的

本實驗利用航太領域的光學影像顯示科技-Color Schlieren來觀測空氣中的流體變化,實驗過程以製作一個能夠看見氣流流動情形的簡易實驗裝置為目標,利用光線通過疏密不同的空氣而產生折射現象差異發展出一個簡單、方便組裝的實驗裝置,最後以Color Schlieren光學顯像技術觀察氣槍噴嘴在操作時噴嘴附近空氣密度變化的情形,發現噴嘴塊狀流為產生極大噪音的來源,並錄音然後繪製頻譜,比較各種自製噴嘴的降噪效果及其塊狀流的消除情形,自製的噴嘴過濾器比較直孔及螺旋孔兩種結構,並改變不同孔數,研究發現直孔效果優於螺旋孔,且孔數越多其降噪效果越明顯。

聖誕樹的奇「積」~等分面積的探討

探討三角形、扇形、梯形面積n等分的方法,以及給定任一三角形、扇形、梯形的圖形,不需任何數據,就可以用尺規作圖的方式來解決面積任意等分的問題。

驕傲的蚊鳴~探討影響埃及斑蚊產卵的環境因子及防治方法

自然狀況下之發育過程,埃及斑蚊的生命週期約為40天,而人工飼養埃及斑蚊,因幼蟲取食容易獲取更多營養以致於其成長快速,較短生活史約為29天。影響雌蚊產卵的因子可分為:(1).水的深淺:雌蚊偏愛在8cm深的水域(2).有無土的積水容器:雌蚊偏愛無土的乾淨水域(3).明暗程度:雌蚊喜愛陰暗環境下產卵。 在實驗觀察箱(90cmx30cmx42cm)中進行,但是我們發現利用淺藍色黏板及10%淺藍色糖水防蚊罐都能捕獲埃及斑蚊為數不少的數量,屬於較好的防治方法。任何一種防治方法都無法有效根除埃及斑蚊,防治埃及斑蚊應該採取綜合防治方法,例如:採用淺藍色黏板掛於埃及斑蚊常出沒的地點,且利用10%淺藍色糖水防蚊罐置於陰暗處捕獲埃及斑蚊。

焊接輔助裝置

本組旨在研究製作一「焊接輔助裝置」,係運用可水平伸縮、可垂直正反轉、可調整高低、可旋轉定置等機構所組成,以提供穩定平台方便置妥電路板為主要目的,讓焬焊及佈置實體零件時能便易,縮短施作製作電路時間,運用實務專題課程,採分組學習方式經歷文獻彙整、合作腦力激盪發想,經歷六個月時間發展專題製作,獲致成果如下。 一、本組以方便取材並簡易構想進行可水平、垂直、高低、360度定置之平台,提供一簡便穩定以輔助實施電路焊接的機構,實現了4D的構念使作品展示出新穎性。 二、本組作品經實際焊接作業重複試驗操作,均能達到簡便錫焊作業、提高實體電路錫焊成果,也增進電路實作能力,助益學習成果外更顯示本作品具有很高實用性。

水到渠盛

為了達到節水之目的,我們開始進行資料收集與實際製作。首先,我們先收集出各種不同水龍頭種類的資料及研究出最佳水道開關方式,並列出其優缺點。之後,進行Arduino的基本零件認識及程式學習後,開始製作模型。過程中我們學習到各開關的特性、如何寫程式以及Arduino的線路擺設。並在製作過程中體會到團隊合作的樂趣及自行創造的成就感。最後做出可利用Arduino溫度感測器來控制伺服馬達轉動水閥開關的省水裝置。

畫圖「點」驚-多項式定理點出動面成體

本篇的目標在於探究多項定理的展開式,若將展開式全部列出來是繁雜的,我們透過幾何來呈現展開項,配合動點成線,動線成面,動面成體的概念,我們共發展了四種幾何表現,並且呈現出不同的性質,帶出更多的代數與幾何的規律,同時還推廣了多項展開式的係數表示法、kn、巴斯卡等式、並且找出多項展開中不同項與變數項的數量間的通式等等性質,處處可見數形合一的微妙關係,也帶動了幾何與代數之美。

碳膜與歐姆 但…RV的線性關係

本實驗為了探討碳膜電阻是否遵守歐姆定律,依加州Clair R.Arakelian在2006年所做的How Temperature Affects Carbon Resistors實驗,發現碳膜電原本應是歐姆式導體,溫度越高,電阻越大,成正比關係,而碳膜電阻卻因溫度越高而電阻遞減,成反比關係,懷疑碳膜電阻和歐姆式導體的差異。 實驗探討R和V的關係,依據歐姆定律:一般金屬與電阻在定溫條件下,電壓和電流成正比,但在高中課程中依照電阻大小有高低電阻法不同的測量方式,理論上,若電阻器電阻遠大於安培計電阻則適用高電阻法,反之遠小於伏特計電阻的電阻器則適合低電阻法。除了測量方法的不同,還有色碼誤差和測量方法的誤差。 發現R、V有遞減關係且比T因素影響更明顯,且測量誤差皆在色碼誤差範圍內。

風神有『雙』—『二倍風』

本實驗主要目的為改變風扇扇葉形狀以達輸出風動能功率為原扇葉2倍以上。參考前人實驗方法並求得扇葉於某一特定轉速範圍可使電能消耗於電流熱效應之比例達最小,主題一成功驗證此最佳轉速範圍正確性。 主題二共設計28種不同形狀的扇葉,發現在最佳轉速範圍內可量得『不對稱扇葉』較『對稱扇葉』輸出風力佳,且等比例縮放月形扇葉後,得一特定面積使其『於最佳轉速範圍內微調即可達到最佳風力』,此法求得之扇葉即為兼顧最佳形狀及面積之扇葉,且實驗上量得輸出風動能功率約原扇葉2.1倍。 由於風扇輸出之風力為亂流狀態,故於主題三設計風罩使自行設計之最佳扇葉較裝置原風罩時風力更集中,因而增大風力吹拂範圍。