全國中小學科展

團隊合作獎

延伸正多邊形的一邊一筆畫出各種圖形

從word2003的圖示中,我們看做畫圖時每次將四邊形其中一邊延長,其他邊的長度不變,然後畫出四個邊。按照這樣的方法可以畫出許多圖形。我們將每一邊編號後,發現各種圖形的延伸方向和代號有關。因為有一些結論可以從圖形的延伸方向來看。 接著,我們將研究重點放在起點和終點都在同一個位置的封閉圖形。因為這些封閉圖形的代號組合會形成環狀排列。 從環狀排列發現到一些結論:一組環狀排列只有一種圖形,圖形不同,代號不同。畫圖次數有幾組環狀排列,用不盡相異物環狀排列來算。哪些畫圖次數會有環狀排列組合,可用邊數的最小及次小質因數來算。鏡像圖形代號可以算出來。 最後,我們利用發現到的結論來做應用,畫出更複雜的圖形。

風生水起-大四喜

買房子對大多數人來說,是人生一件極為重要的事,除了價格因素之外,家族中數代的成員都可能在這個房子中成長,選擇一間「舒適」的房子,對自己、甚至後代子孫都會造成深遠的影響,因此,必須考慮多項的因素。 在這個研究主題之中,我們會以「房子的方位」,來探討四季代表日中,日照對房子「溫度」的影響,並考量到夏天時的「西南風」所帶來的「水氣」,冬天時的「東北風」所帶來的「寒風」,藉由數據中去探討「房子在每個方位」的優劣點。 最後利用實驗數據和討論的結果,製作出一個「選屋」的參考表,在選擇房子時,能依「房子的方位」與「周遭地形環境」來考量,使選屋時能多一項參考的資料,讓這個人生重大的選擇,能夠更盡善盡美。

音樂菇菇 -探討增進菇生長的相關變因

我們在網路上看到菇農在種菇的初期會在椴木上敲擊,因為音頻也算一種震動,所以想確認菇發育時音頻的影響及最佳頻域,我們操縱溫濕度、亮暗、色光、震動、聲音頻率、磁場等變因,並觀測上述變因對出菇總重量的影響。我們發現:最佳的溫濕度為25~26℃、80~85%、暗室比亮室的出菇量好、蕈傘的發育期藍光與紅光比白光與暗室對菇的生長幫助更大、出菇總重量有震大於無震以及磁場對菇有抑制效果。並由一系列的聲頻實驗結果,推測出促進菇生長的最佳音頻約是在200Hz左右(大於200Hz)。希望日後有機會能進一步精準確認,在音頻200~500 Hz 的頻域中,對菇發育的最佳頻率。

探討強制渦流中浮體上升之變化

本研究旨在探討浮體在旋轉的液體中上升速度受到什麼因素的影響,分別以浮體半徑、質量、密度與液體轉速為不同的控制變因,觀察其產生的現象。我們透過軟體tracker來進行數值計算以及圖形座標化分析

高效能自動換水水族缸

應用抽水馬桶的原理,設計製造新式水族缸,能達到省時、省力、不會驚嚇到水族缸內的魚等功能,經由實測證實其功能,並經由問卷確定有量產的可行性;本水族缸對於規模越大的單位,效能越高。如果量產,水族館、學術單位水族實驗室、研究機構、大展場或大型水族館將是最有利的市場。

蘚苔植物的妙用─以苔土種植豆科植物之研究探討

蘚苔植物是最早出現在陸地上的植物,具有角質層可防止水分散失,但不具維管束,所以個體矮小。我們選用三種蘚苔作為實驗植物:地錢、土馬騌及泥炭苔,在停止澆水10天後,發現三種蘚苔皆呈現枯黃樣,接續每日澆水,只有泥炭苔可恢復原本翠綠色;地錢部分變綠;土馬騌枯黃的地方持續枯黃。利用蘚苔作為基質來種植豆科植物,我們發現豆苗發育良好且停止澆水後仍有明顯生長(p<0.05)。研究中我們在地錢內萃取出萜類油體,將此萜類進行黑翅蕈蚋(Sciaridae sp.)的趨性測驗,發現黑翅蕈蚋皆呈現負趨化性(遠離萜類)。地錢不但可維持濕潤且含有養分,因其具有萜類油體的味道,使黑翅蕈蚋不喜靠近,所以可作為良好的苔土基質。

「遊」「銅」花之美

本實驗利用硫酸銅溶液進行電解,搭配自己設計的簡易型實驗裝置,製作出具紅色金屬光澤的平面式銅花。我們採用削尖的石墨棒當負極,圓形的銅片當正極,並使用添加了3滴 1 M鹽酸的0.5 M硫酸銅溶液30 mL當電解液,搭配自行研發設計的三明治裝置,能在10分鐘內生長出最大寬度4.8 cm、具對稱性的平面式銅花。 我們還設計出綠色化學之銅花微型裝置,除了可讓師生們能在教室進行電鍍銅的實驗,還能搭配製作銅花書籤,將藝術融入自然科學中,更能大大減少硫酸銅的使用量,達到「低污染、可回收、省資源」等減量減廢之環保理念的綠色教學。

有趣的光雕秀—探討浮空投影的效果

本研究探討透明度、不同形體及比例的投影器模型對浮空投影效果之影響;應用最佳比例的模型,瞭解改變投影來源、光線環境、圖片背景色,及盛裝透明液體,對浮空投影效果之影響。實驗顯示:裁切透明的小型保特瓶瓶口,放在手機上,即可呈現浮空投影的效果,以透明、平滑、下方開口小的瓶口投影效果較好。用透明膠片製成每面下底邊長1.5cm、上底邊長7cm、高4cm的梯形所組成的四面柱投影器,再以此最佳比例依投影螢幕寬度等比例放大,就能放在不同投影來源上,成像效果良好。在室內不開燈環境下,浮空投影效果最佳。投影圖片背景色為黑色最能突顯投影主體,投影效果佳。投影器有無盛裝透明液體,成像效果差異小。因此,善用生活中物品,即可讓影像立體化。

Mini清新立大功

空氣汙染議題越來越受到重視,校園裡因空氣汙染紫爆而戴上口罩來上課的同學也大增,引發我們想多瞭解PM2.5被濾材過濾的效果並自行製作空氣清淨機。藉由撰寫Webduino與 Smart開發板程式積木、PM2.5微粒感測器、雷切木板及口罩濾材,組裝成一個可以監測PM2.5數值且具有清淨功效的桌上型空氣清淨機,成功的改寫程式讓google試算表可自動產生所測得的數據,並找出經濟且有效用的濾材。 市售的SHARP清淨機HEPA濾網及3M立體靜電濾網經過測試其過濾效果佳但卻昂貴,我們因而想要自製活性碳與奈米碳塗層,自製的奈米碳塗層過濾效果比SHARP及3M的濾材還要好。 進一步改良桌上型空氣清淨機並創新製作迷你可攜式型,運用3D列印機印出外殼,設計了各種造型輕巧、方便攜帶且過濾效果佳的機型。

化零為整,財源滾滾-自製環保硬幣分類機的可行性與原理探究之研究

本研究針對國小學童自製環保硬幣分類機的可行性,並依據自然課所學相關單元對其分類原理進行探索與研究, 探究過程發現: 一、利用學校回收材料做出不同類型及世代的硬幣分類機的門檻與困難度不高。 二、根據自然課所學之流水作用、電磁與槓桿原理,再依據不同硬幣的特性(面積、外徑與邊緣厚度大小或合金材質)來進行製作分類機的關鍵主體。 三、不同分類機根據其原理經過不斷實驗與調整後皆能達到一定的分類準確率。 依據以上各點我們證明了國小學童具有自製環保硬幣分類機的可行性,並印證了自然課 所學相關原理能探索與研究不同分類原理。並將研究成果納入學校自造教育各階段課程讓學 弟妹繼續探索學習與挑戰!