全國中小學科展

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第57屆--民國106年

雨棍的奧祕

雨棍可發出如雨滴或流水的聲音,相傳為原住民用來祈雨的古老樂器。本研究利用簡單材料,探討釘子數量、釘子排列方式、置入顆粒大小、釘子種類、筒子材質對雨棍聲音的影響。研究結果發現:釘子越多、左右距離越近、置入顆粒越大、釘子越粗,雨棍單次翻轉聲音持續的時間越長。雨棍聲音的分貝數則會受到釘子數量、釘子排列方式、置入顆粒、筒子材質的影響。竹筒搭配竹籤與白米,三者都是自然材質,可以做出最接近流水聲的雨棍。

「蚊」香而來~校園最佳無電捕蚊器研究

為避免我們在校園被蚊子叮咬,本研究因應校園中部分區域無法提供電力的限制,設計出「黏膠+吸引物質」的無電捕蚊器,以量化比較醋、肥皂水、香水及廢油等吸引物質的功效。結果顯示,「黏膠+吸引物質」的無電捕蚊器,在三次的調查過程中,捕捉到的蚊子分別為43、20、13隻,逐次減少,顯示有效的降低了校園內蚊子的數量。廢油及肥皂水組分別捕獲38%及27%的蚊子,明顯大於對照組的16%,顯示「黏膠+廢油」的無電捕蚊器有最佳捕蚊效果。本研究「黏膠+吸引物質」的設計,未來可用於尋找更佳吸引蚊子的物質,製作出更有效的捕蚊器。而目前找出的「黏膠+廢油」無電捕蚊器,具備廢物利用、無毒、無電、全日有效、管理容易的特性,可廣泛使用於校園中。

農作物成長「酵」果好

在三下種植蔬菜時慘遭蟲害,讓我們耿耿於懷,六下的自然與生活科技課程提及人類對環境所造成的各種破壞,我們便希望找出不傷害環境又可除蟲的方式,因此決定探討酵素在防治農作物蟲害及提高農作物生長表現上的效果。 我們使用環保酵素和薄荷酵素,探討噴灑頻率不同和濃度不同,對農作物的除蟲效果以及生長表現,發現: 一、噴灑酵素的頻率和濃度對農作物除蟲的效果沒有顯著差別。 二、噴灑酵素的農作物遭遇的蟲害,比沒有噴灑酵素的農作物遭遇的蟲害輕微。 三、噴灑酵素的頻率和濃度對提高農作物生長表現的效用沒有顯著差別。 四、短期內,噴灑酵素的農作物,其生長表現都優於沒有噴灑酵素的。

環管共舞-橡皮筋於管柱落下的運動研究

橡皮筋於PVC管落下時,會因為與PVC管接觸而產生碰撞及摩擦,開始造成橡皮筋不規則旋轉,橡皮筋至一段時間後會進入規律運動,整體落下運動會趨於等速運動。本研究以有橡皮筋無貼緊、落下方位角、PVC管管徑、PVC管斜度等因素,探討橡皮筋在旋轉過程中的差異,並拍攝過程影片,藉由Tracker、Inkscape等軟體分析,去探討旋轉圈數、橡皮筋落下速率、橡皮筋運動過程等變化,並記錄橡皮筋運動軌跡,分析整體及單一參考點的運動方式。

花酵母的神奇魔法

這是一個以天然花朵為酵種,尋找發酵的過程。 實驗發現大自然中的花朵具有天然酵母的存在,水生植物茭白筍亦能發酵,由於來源不同,在發酵過程中所產生的微生物菌落不盡相同,所製備出來的花酵母原液,會呈現不同的顏色、香氣與風味,引發我們探索的興趣。因選材差異,發酵的速率會有不同,快則兩天就有變化,會隨環境、溫度、冷熱、季節不同有所差別,發酵過程有時充滿爆發力,有時又毫無動靜,很具挑戰性。天然花酵母製作的麵包,整體喜好度以原液烘焙高於麵種麵包,顯示大家對花酵母原液麵包的接受度高,喜歡保有較多花香氣,有彈性的口感;相對的麵種麵包酸味明顯,較不符合一般人的口感經驗,但麵種麵包的品質特性十分優良,亦值得後續研究。

冪次方和均相等的線段完美分割

等冪和是個古老、留有許多未解的迷人問題,過去多數使用多項式對稱、組合公式、複雜的代數方法、或以電腦輔助搜尋,求取較高冪次的理想解。本研究採用初級的數學理論、方法和公式,應用基本的集合性質、二項式公式、數學歸納法,成功獲取一系列等冪和的理想解,並證明其解的存在。研究從基本的二元集開始,探討等冪和理想解存在時的特性,然後導入定理3.1的方法建構、或運用推論5.1的方法倍數擴增,必可找到高一冪次或倍數冪次方和的解或理想解,並延伸到實數的等冪和問題求解。本研究也成功找到一系列奇數和偶數次、或無理數的等冪和理想解。研究結果預期可被應用至軟體的加密技術和相關應用,並且值得進一步探討質數的高冪次等冪和問題。

走出梓官鄉~探索地下水~ 從高雄區地下水導電度延伸,探究淡水泡對鹹化淡水之可逆

我們先從地下水的認識與探勘著手,發現梓官區距離地底下9~10公尺就有地下水,地下水資源豐富(研究一)。藉著行政院環保署 環境資源資料庫,找出梓官區地下水數據,並與其他高雄沿海地區相比,分析導電度、溶氧量、水位,發現導電度與離海遠近影響不大(研究二)。接著自製地下水水箱模型,模擬鹹化地下水、沙石層,從補助及抽取淡水數據,可清楚觀察出淡水泡的形成與回縮,邊緣過渡帶不大,確實可在鹹水層中儲存淡水(研究三)。 本研究以在地觀點出發,關心沿海區地下水鹹化的議題,並研究淡水泡的現象。希望能以簡單易懂的報告,使更多人了解地下水特性,隨時關心水質,以少為人知的淡水泡現象,引入思索,為我們的地下水資源,添加諸多可能性!

如膠似漆-伏打膠體電池放電速率之研究

伏打膠體電池以洋菜膠電解液添加硝酸鈉溶液當作鹽橋,改進了傳統鋅-銅電池的缺點。我們發現極板電解液改採用硝酸鋅、硝酸銅,增大極板面積,減小洋菜膠厚度及極板距離,明顯提升電池的電流強度。 為了更深入探討電池放電速率與電解質溶液溫度的關係,於是依據阿瑞尼士方程式: ln(k)= +ln(A),利用ln(k)對1/T作圖得一直線,可以得到直線斜率為-Ea/R。 相同濃度之下,電解質溶液溫度(T)愈高,電池的電流強度愈大,電阻愈小,電池放電速率(k=ΔI/ t)愈快。 實驗結果得知,不同種類的伏打膠體電池(鎂-銅、鋁-銅、鋅-銅、鐵-銅、鉛-銅),當中以(Mg |Mg2+|| NaNO3 || Cu2+|Cu)的活化能(Ea)小,電阻(R)小,放電速率(k)居中,當作伏打膠體電池較為合適。

Cheerios Effect 水面上微小浮體運動的影響

本實驗探討浮體在水面上聚集、吸引的現象,由測量運動討論其運動過程中所受各種力的變化。 討論兩球體吸引的模型,由位移與時間關係圖推測模型,發現其運動與時間接近指數變化,但後段卻有x2與時間t的線性關係。因此可推測其後段模型中阻力與速率成正比。 接著改以密度>1的圖釘,討論其運動與水面上凸高度之關係。發現除了速率與位移有對數關係外,其對數係數也與高度成正比。經由實驗,與容器壁的吸引運動可寫成與相吸運動類似的方程,再利用鏡像法加上修正項得出臨界距離。並由實驗得平均密度與受力的關係,以及表面張力與受力的關係。 未來將探討油滴在水面上的運動,進而發想不同的汙染物於水面上的聚集。

數的循環

我們欲證明任意n個正整數(n>1)之數列,其相鄰兩數相減之絕對值形成一個新數列,重複這個"運算"之數列是否具有循環性,並試圖找出其循環節次。 例: 0000 2 3 4 2 3 0001 1 1 2 1 1 0002 0 1 1 0 0 0003 1 0 1 0 0 0004 1 1 1 0 1 0005 0 0 1 1 0 0006 0 1 0 1 0 0007 1 1 1 1 0 0008 0 0 0 1 1 0009 0 0 1 0 1 0010 0 1 1 1 1 0011 1 0 0 0 1 0012 1 0 0 1 0 0013 1 0 1 1 1 0014 1 1 0 0 0 0015 0 1 0 0 1 0016 1 1 0 1 1 0017 0 1 1 0 0 }〈a_2 〉=〈a_17〉=0 1 1 0 0, 其循環節次為17-2=15次 此"運算"的循環節次為15(週期為15)