全國中小學科展

第42屆--民國91年

E世代日晷

本次科展的研究主題是如何製作日晷,因為日晷是利用太陽照射晷針產生影子來判定時刻,所以我們猜想日晷和竿影的變化必定有密切的關係,於是我們先由繪製竿影圖著手,進而將竿影圖轉換成水平型日晷。竿影圖的繪製雖然可以每天直接觀測記錄,但是基於準確性及方便性,我們間接的透過太陽在天空中的位置資料來求得竿影圖,以中央氣象局網站上的「四季太陽仰角與方位角」資料為基礎進行竿影圖的繪製。我們先以手電筒照射透明天空模型來模擬太陽在天空的運行,以鐵釘代替竹竿來繪製竿影圖,接著更進一步以電腦輔助計算的方式計算出更精密的竿影圖,從竿影圖中我們發現了小時線,接著配合將鐵釘換成薄的三角形板,我們製作出了含有季線的水平型日晷,如果我們的資料更多的話,更可加上月線,而將日晷變成判別方位的日光方位指示盤。

蝸牛尋奇

一、動機:納莉颱風蝸牛現跡校園,印證「動物的身體」單元,展開探討活動。並配合「生物的生活環境」單元,更加強我們的研究興趣。二、目的:1 如何做生態觀察 2 爬行方法 3 懼光性 4 排洩物和食物的顏色相關性5 非平面爬行力 6 蝸龜賽跑 7 濕乾地傾向 8 在濕竿或乾竿爬得快9 打招呼方式三、方法:1 野外觀察 2 飼養觀察 3 採訪專家和長輩 4 查閱文獻5 實驗結果加以討論結論四、結果:1 公園越整潔越不容易找到蝸牛,令人警覺是否噴灑殺蟲劑之故。2 接觸蝸牛,事後沒清潔完全,造成手指紅腫,不可不慎。3受傷的蝸牛殼有自動修復的能力。至於圈輪數增長速度有待繼續記錄觀察。4 冬季蝸牛不易被發現。大白天比早晚難找到蝸牛。5 雨天比晴天容易發現蝸牛,但過度潮濕是蝸牛所不悅的。6 蝸牛交配時把乳白色交配器插入對方生殖孔中,後來飼養箱發現十幾顆白卵,可惜未待孵化即被不明蟲子破卵啃蝕。7 蝸牛遇強光不會馬上縮入殼中,只是轉頭而已。並不怕螢光,可爬行於螢光圈上。8 蝸牛除了吃植物和小魚,還會吃非同類小蝸牛的外殼。9 雖然排便顏色和食物相近,銼食大砂石後排出小砂礫。10 蝸牛可在榴槤和棉線上緩慢爬行。11 蝸牛喜歡潮濕卻排斥水流,夏季活動力較冬季強。12 同類蝸牛相遇時較親蜜,非同類即掉頭離開。

沙包!該怎麼堆?才能有效阻擋水患之研究

沙包,在去年颱風季節成為最熱門的搶手貨,民眾想以沙包作為防止水淹入建築物的第一道防線,但是取得沙包後該怎麼堆?才能最有效的防止水患呢?國中理化第一冊第 6 章中提到水越深時水壓越大,想將積水阻擋在外,需有一些技巧才能達到目的,於是設計以下的實驗嘗試將沙包以不同方式堆疊,探討其阻擋水患的效果。我們利用保力龍空盒製作成有缺口的容器,用 4號封口袋填入細沙,控制沙包的總重量一定下,改變單一沙包的重量、堆疊方式、重疊比例、水位高低等,以實驗數據找出最有效防止漏水的沙包堆法。結果我們發現沙包採雙排上下層交叉堆疊和階梯形上下層交叉堆疊時,阻擋水入侵的效果最好,尤其重疊超過 1/4 以上(甚至到 1/2),漏水量最少,可以建議民眾參考採用。

吸管火箭向前「衝」~影響吸管火箭飛行的原因研究

在四年級上自然課時,上到了第一單元「力是什麼」,老師提到了「力可以使物體移動,用力的大小可以控制物體移動的快慢及速度」,還做了一個很簡單的「吸管火箭」。這個小東西立刻引起我們很大的興趣,於是我們結合三年級上美勞課時所做的「竹筷槍」,進一步改良發射器,將「吸管火箭」做更進一步的改良與研究。\r 我們想「吸管火箭」可能可以成為小孩在玩「炫光溜溜球」、「戰鬥陀螺」外的另一項新樂趣,它取材簡單、易於製作,而且還可以訓練小朋友手腦並用,自己「動手DIY 」,環保又經濟。希望未來宛如「飛機」的化身─「吸管火箭」,可以成為小朋友無聊的消遣,自己製造、獨一無二的手工玩具可以讓他們快樂似神仙。如果想知道我們的實驗,請繼續看下去喔!\r

以6AF6真空管測量電子荷質比實驗之迷思

在高中物理第四冊的實驗課本中有一個以6AF6 真空管測量電子荷質比的實驗,在真空管中使電子由管中央之陰(負)極射出,在螺線管內磁場的作用下,電子以彎曲的路徑向陽(正)極運動,最後投射在塗有螢光物質的漏斗狀陽極板上。測量螢光屏上亮點軌跡之曲率半徑,進一步推算出電子之荷質比。但是陽極板上電子所打出來的曲線恰好是電子的運動軌跡嗎?若否,其投影點連線之曲率半徑又有何意義呢?基於這個疑問,想要探討以這個實驗求取電子的荷質比是否有原理上的問題。

敲出 Do Re Mi -木琴奧秘知多少

木琴主要的構造有三部分:琴鍵、支撐架、共鳴管。我們的研究在於探討木琴頻率與琴鍵長度的關係,以裁切出正確音頻的琴鍵;探討琴鍵支撐點對木琴響度的影響,以找出最佳的琴鍵支撐位置;探討影響共鳴管長度的因素,定出適合各種頻率的共鳴管長度。綜合這些研究結果製造出一架音高準確、響度足夠的木琴。

看誰挺得住(利用簡易摩擦現象模擬地震板塊移動)

利用上層具有重量的兩粗糙面之間的摩擦現象,來模擬地殼板塊間所能累積的最高能量。藉由改變上層的質量,來模擬不同厚度的地殼所釋放的相對能量大小。實驗結果顯示:當上層下滑物體的質量較重時,對介面所能承受的最大飽和位能的影響,其質量因素較介面粗糙度因素為重要。增加上層滑落體的質量,會使得最大重力位能飽和值上升。介面所能累積的能量也就以較大比例上升,發生地層崩潰時,所釋放的能量也較大。無論滑落體的表面粗糙度如何,實驗裝置所能承受的最大重力位能均達到一定值後即呈飽和。此定值與下滑物體的質量有關,但我們發現這最大重力位能飽和值並非與質量成正比關係。若將此結論推論到地層板塊上,則指出地層所能承受的能量應與地層厚度有關,越厚的地層其崩潰時所釋放出的能量也就越大,地震強度也應越強。但地震波傳到地面時被減弱的程度也應越大。介面粗糙度增加到一定程度以後,對增加所能承受的重力位能即無幫助。探討其主要原因,應該是與介面間的真正接觸面積有關。若介面間存在微粒介質,當微粒小於各表面粗糙度時,能量較容易釋放。此結論可對應到地震初期經地殼相互摩擦在介面產生微粒後,後續的地震後期瞬間所釋放的能量會小於初期所釋放者。

讓你我撥雲見日的水舞裝置

本實驗是以寶特瓶作為器材,利用高度差及密閉系統內壓縮氣體體積所造成的壓力,形成噴泉水柱,而設計出一個適合實驗室使用的洗眼裝置。

危機總動員─防治小花蔓澤蘭的探討

小花蔓澤蘭(Mikania micrantha H.B.K.)為外來種,對台灣生態危害甚鉅。本研究期望經由植物相剋作用及病蟲害防治方面的實驗探究找出對生態平衡影響較小的防治方法,並經由野外防治測試進一步評估出可行的防治策略。由實驗結果顯示,植物相剋作用與病蟲施放法皆可達到顯著的防治效果。在植物相剋作用方面,鳳凰木(Delonix regia (Bojero ex Hook) Rafin.)與雨豆樹(Samanea saman Merrill)無論在致死效果或抑制生長效果方面皆十分顯著,且微量的葉粉即可對小花蔓澤蘭產生明顯的抑制效果。在病蟲害試驗方面,發現繡線菊蚜(Aphis citricola Van der Goot)及赤葉璊(Tetranychuscinnabarinus (Boisduval)) 對小花蔓澤蘭苗木皆有致死效果,且對生長有明顯抑制作用。綜合上述實驗結果,本研究建議以多次切蔓削弱小花蔓澤蘭的生命力,並配合施用葉粉抑制小型苗木萌發與生長,長期則宜利用病蟲防治小花蔓澤蘭,以期達到最佳的防治效果。

探 尋 電 的 秘 密

在五年級上學期自然課有電磁鐵的單元,下學期有電動機,現在出現用電安全的教材。電到底是怎麼來的呢?書本並沒有告訴我們,我們幾個同學,請老師指導,從摩擦生電開始試驗了:靜電相斥相吸的現象。接著,嘗試用蔬菜水果製汁,用銅、鋅片接導線,製水果電池。又使用鹽水和硫酸銅,製作化學電池。我們家中的用電是怎麼來的?大家一無所知。老師猶豫一會,說「用動力,使磁鐵在線圈中快速旋轉,磁力線發生變化,而產生了電力。上學年學的『電動機』,它是應用電生磁製成的。發電機是應用磁生電。」於是我們製作了磁在線圈中旋轉和線圈在磁鐵中轉動的發電機。我們並探究太陽發電原理和應用;化學電池對作物的危害等。設計了「地震警報器」,製作「保麗龍切割器」,「電鐘」等。而本學期所學的防銹方法中:「電鍍」是怎麼回事呢?老師作了鍍銅的示範。呀!像進入了「電的世界」,科學是多麼希奇呀。我們立志研究科學,以便探討更多電的秘密,能和愛迪生一樣,造福人群。