全國中小學科展

第43屆--民國92年

數字加減的變化

本研究係配合國小數學科「整數的四則運算」及自然科「天平的操作」教材內容,在二位指導老師的引導下企圖透過數學演算「使用最少整數的加減」,得到最多的連續整數,並將演算結果應用到天平與砝碼的操作,改變傳統天平與砝碼操作的舊思維,從研究中發現出可以利用最少的砝碼,即可得到最佳的天平砝碼組合,研究結果並歸納出快速推算公式,我們發現這些關鍵的數字都是3的次方,其第n個數字的公式是3n-1。我們也推算從1到第n個關鍵數字這些連續整數和規律性,其公式為3n÷ 2- 0.5,也就是 (3n -1) / 2。 本研究利用來推算的數字僅止於整數部分,如果待測物的重量並非單純的整數,可能需利用到0.1~0.9的砝碼克數,當然,我們也可以由整數推算的經驗,設計出0.1、0.3、0.9克數的砝碼,使用相同的方式作本身及各數間加減的運算,可得到0.1~0.9的克數,同樣地,再往下延伸,也可依循相同的模式設計出0.01、0.03、0.09三種克數的砝碼,使用相同的方式作本身及各數間加減的運算,可得到0.01~0.09的克數,三位、四位、五位的小數克數也可依此規則類推。 最後本研究也提出建議往後國小自然科學的天平砝碼盒教具,其內含的砝碼克數,更改為0.01、0.03、0.09、0.1、0.3、0.9、1、3、9、27、81不同克數的關鍵性砝碼各一個,共11個。則我們可以測量的重量範圍將可由0.01克~122.43克。這就是我們設計出來經濟、快速、實用的砝碼盒。

給我一杯家鄉的水

本研究主要是觀察家鄉的河川-光華坑溪的生態,利用活動中的實地勘查、取樣與溪水的檢測,讓學生對自己家鄉的溪有更進一步認識與感受。這次研究將採互動式的方式來進行,老師將問題拋給學生,由學生去進行討論,從一開始的研究目的與實驗的計劃,讓學生以腦力激盪的方式去討論與篩選,再與老師進行論,然而開始進行實驗。從資料的蒐集、溪水的取樣、實驗的進行過程與結果的研討,在研究的過程中,學生以親身的經驗,去經歷、接觸到光華坑溪真實的一面,並且利用各種儀器去進行溪水的檢測與實驗,在實驗之後,發現了自己的假設與實際情況並不是絕對的吻合,也能以較科學的角度來看溪水被污染的事實。本次研究主要是與六下自然飲水思源以及綠色行動救地球做連結。

給點顏色就開起染坊來了─植物染色劑的相關問題研究

我們為了改善生活環境,不斷的開發地球資源,但往往在開發的過程也製造了很多不必要的污染,這些污染時時刻刻影響著我們的生活環境。我們一直花很大的心思在開發資源方面,但卻很少人會去注意如何使資源可以再被利用。有一天,如果地球的資源被完全消耗掉了,吃虧的還是我們自己。本件研究主要是探討如何利用已經被當成廢物丟棄的洋蔥皮膜、福木枝葉、及枯乾的檳榔子來製作植物染,用這三種染材,改變染液的濃度、布料的種類、染液的溫度、媒染劑的種類等等,便可以染出許多種的顏色出來,而染出來的染布在經過事後幾次的清洗,也不會有很嚴重的褪色情況!這樣製造出來的染料幾乎不會有任何的污染,更具有環保的價值。

雷射與磁片的對話─電浮、靜電力、磁力

理化課談到「靜電」,我們玩了很多靜電的遊戲,我們再開創「電浮」…等等有趣的靜電實驗;也利用雷射與磁片對話的「放大」作用,測量出微弱的靜電力,並進而測量磁鐵的磁力且證明磁鐵的磁力和距離平方成反比。

奇妙的磁力現象

我們四年級自然科用的課本是康軒版,上學期第二單元是「磁力玩具」,裡面有一個主題是說:“將一個小磁鐵放入試管中,再將一個磁鐵從試管底端靠近,試一試有什麼現象?試管內的磁鐵在什麼情況下會升高?”老師先說明完之後讓我們自己操作,結果我們都覺得很新奇,我們實際操作的情形如照片。 為了對磁鐵的特性有更進一步的認識,我們利用下課時間去找老師討論,希望可以多了解一點磁力現象。經過討論之後,我們決定用「奇妙的磁力現象」來作為這次科展的主題。

紅騎士軍團─熱帶火家蟻

本實驗以外來種熱帶火家蟻 Solenopsis geminata 為研究對象,觀察其外型特徵、成員組成、在校園內的分布、生活習性及各種社會性行為等。同時在實驗室內飼養螞蟻,探討熱帶火家蟻對不同植物氣味的嗅覺反應,及對不同光線的視覺反應。實驗結果顯示熱帶火家蟻生活在有陽光、開放性、有陰影遮蓋的地區,蟻巢常築在乾燥的土壤下。成員包括工蟻、兵蟻和蟻后,社會性行為複雜,包括防禦、警戒、築巢、覓食及搬屍行為等。飼養螞蟻時以爽身粉來防止其逃脫之效果最佳。嗅覺反應靈敏,有濃厚刺鼻氣味的植物,如蔥、沒骨消和檸檬葉等能有效地限制其活動範圍。視覺反應不敏感,無法辨識光線種類,但對白光、紅光、黃光、藍光、綠光、紫光等皆具有趨光性,其中又以白光的反應最明顯,紅光反應最差。

「朽木」可雕!化「廢紙」為神奇

本研究是以製作再生紙、特殊材料造紙及針對再生紙做一些厚度、韌度、吸水度、平滑度、防水測試,選出最佳的再生紙與防水塗料組合,製作再生紙、特殊材料紙的製品,如:小書、卡片、紙袋….等。此外特殊材料造紙過程,因材料特性不同產生很多變化,所以我們又針對竹筍殼造紙不同製程做研究。

「晶」益「球」精

由於人體的胃腸器官在消化與吸收上,所扮演的角色不同。加上人體的位器官市在酸性環境中消化食物,而小腸則在弱鹼性的環境中吸收食物的養分。而一些有益人體健康的益菌,為了避免在胃中被胃酸所破壞,而無法到達小腸被吸收。就必須藉著『晶球』這件『保護衣』,才能通過胃酸的考驗,順利到達小腸而被吸收。因此,『晶球』的保護性也就更加的重要。

單晶片應用於外徑量測之另類思考設計與研究

量測是決定產品品質良否之重要因素,由於它不斷的進步,促使今日之產品更為精密、可靠。尤其現代工業係採大量生產的型態下,選用快速、簡便、低成本的量具是必然的趨勢。本研究係採用數學理論計算出外徑和 V 型座之關係,再結合物理槓桿原理,得到適合之縮放比,使量測範圍得以擴大,最後由電子式量錶顯示值傳輸至單晶片計算器,計算處理為實際量測尺寸。由於設計考慮簡單化、合理化,雖然在加工、檢測、組裝碰到許多困難,但皆能克服解決,除了一些在學校受限設備無法做到的,如 V 型座兩面銅銲碳化鎢片並研磨,以增加接觸點硬度,降低磨耗等。但是設計上已針對目前普遍採用之量具缺點改進,如旋轉心軸螺桿速度慢,支承定位不準確,造成累積誤差等,尤其本作品要發展為自動化量測之可行性高,值得繼續深入探討。

看不見的汽車密碼

1、利用汽車上原有的動作訊號作為密碼來源。2、密碼看不到就是看不到。3、密碼隨著動作訊號接法不同而變化無窮。4、突破傳統防盜器與密碼鎖之設計方式。5、變化無窮、多重保護、不易破解,偷車賊望車興嘆,只能說bye-bye。