全國中小學科展

第48屆--民國97年

家庭自製洗窗機SUPER!

我想做一台自動洗窗機來分擔媽媽的辛勞,經過一連串的實驗我發現1.我測窗戶乾\r 淨度的光源感測器其所測得之光源值越高,代表窗戶越乾淨;光源值越低,表示窗戶越\r 髒。2.第一代洗窗機洗窗時加水比不加水洗窗效果好。3.第二代NXT 光源感測器測光源\r 值穩定性較高且靈敏度提升。4.我找出自製洗窗機以黃白海綿加綠布加刮刀; 馬達流量\r 在開關閥關四圈時,洗窗有最佳效果。5.我所測試的各種茶葉水洗窗效果均比市售清潔劑\r 效果佳。6.我研發的自製洗窗機加入活性炭後,可讓水循環14 次以上洗窗仍可亮晶晶。\r 7. 真正洗家庭外窗效果不錯,但因家庭外窗後面沒加白紙,因此窗戶越髒光源值越高,\r 窗戶越乾淨,光源值越低。8.我所研究的自製洗窗機用活性炭淨水既安全又環保,真是家\r 庭洗窗戶的超級剋星-自製洗窗機!SUPER!

太陽『矽』希望-太陽電池的研究

能源危機帶動太陽電池發展,卻受制於難以進一步的提升效率,因此,我們研究其結構與基本性質,如:不照光時的順、逆向偏壓、導通電壓及照光下不同照度、光源、太陽電池種類填充因子的比較,並了解不同負載下的最大功率。隨著實驗的延展,探究照度、入射光的波段、入射角度及經大氣層厚度對太陽電池的影響。經過數據分析及研究之後,我們發現太陽電池確有PN二極體之特性,導通電壓約為0.7伏特、太陽電池的填充因子,以單晶矽為最佳,其次是非晶矽、另外,陽光比單槍的光源更適合太陽電池工作。以濾光片將特定波長以下的光線濾除,並推算出能隙。另外,電流的大小與入射角之cosθ成正比,這也是為什麼太陽能板必須旋轉而使陽光保持垂直入射。

「如膠似漆乎」-液體的黏滯性之研究

拿湯匙想舀出蜂蜜沖泡突然湯匙滑落瓶中,其緩慢下沉狀態激起了好奇心,觸發想進行\r 液體的黏度之實驗研究。研究包括:\r 一、應用不同口徑量筒,以外插法求出量筒口徑趨近無限大時小球的終端速度,避免量筒邊\r 界影響力,進一步成功地推算出液體的黏度為何。\r 二、逐一有計畫地改變了液體的溫度,從實驗數據歸納出液體黏度會隨溫度變化的情形為何。\r 三、創意設計,測量高黏滯性液體流過漏斗的時間,積極討論,建立其物理科學模型與理論\r 架構為何,以能預測液體的黏度數值,發現了從實際的實驗結果與我們所建立的理論模\r 式之黏度的預測趨勢非常吻合,誤差極小,可成功作為預測液體黏度之有效研究方法與\r 物理模式理論架構。\r 四、自製研發實驗裝置測量液體之撞到障礙物而能開始旋轉的高度以及其旋轉的週期為何,\r 並且能與黏度進行比較與討論,探討其間的關係與原因為何。

「碳」危觀止-自製微型化學儀器,檢測空氣中一氧化碳的含量

近年來一氧化碳中毒事件頻傳,此時我們想瞭解是否能有一種有效測出一氧化碳氣體的方法。但據所查的資料顯示,目前市面上的偵測方法不外乎儀器太貴、偵測溫度太高或是鑑別度較低等困擾。因此,我們想要找出有更好偵測一氧化碳的方法,於是我們收集資料,經過詳加比較後發現,CO(羰基)會與過渡金屬離子形成錯合物。根據實驗得知,在稀醋酸及硫酸鎳的溶液下,對偵測CO 存在有良好的效果。再配合LED 燈、光敏電阻及三用電錶,自製出「攜帶式微型雙打氣化學儀器」,最後再接上自製電路及蜂鳴器,對偵測空氣是否含有一氧化碳有高的相關性,並能有效的檢測出一氧化碳的含量。本自製微型化學儀器對一氧化碳的檢測分析結果,其 [COppm] = 2×107 × [偵測時間× 0.9]-2。

力爭向上的水滴

我們整個研究的主題,是利用板子振動的方式,使板子上的水滴往高處方向移動。實驗發現水滴向上爬升的速率與板子的振動頻率有關,接著我們增加板子的重量,結果讓水滴產生最大爬升速率的振動頻率反而降低。實驗裡,可以向上爬升的水滴直徑都超過0.2cm,水滴太小或太大都會造成爬升速率較慢或者不會有爬升的效果。另外也發現,採用不同成份液體做為爬升的液滴,會有不同的爬升速率,代表表面張力在水滴爬升的過程中,扮演很重要的角色。把水滴滴在塑膠、不鏽鋼金屬及銅金屬等三種不同的表面上,發現水滴會有不同的爬升速率,表示水滴與接觸面材質之間的附著力會影響水滴的爬升。我們也對液滴向上爬升的現象,進行攝影分析,並提出了解釋。

瓶水相逢-十三瓶酒的裝置藝術

這次的研究,是由文藝復興時期的一個藝術作品所延伸出來的,只要在底層擺放三瓶酒瓶,並且其中兩瓶緊貼兩端,則依序放入十三瓶酒後,將會使得最頂層的三瓶酒一樣高。首先,我們先試著討論出擺放13瓶酒會造成等高的正確性,並且利用他的規律性,討論出向上推疊的基本型擺放的規律。接著將基本型旋轉90度後,可以延伸討論出底層為若干瓶的推廣型之規律性。最後再結合基本型與推廣型,發展出最終型的規律變化。最後總結我們找出的規律性,將它推導出各型的公式,統整後歸納於結論中。

無憂無「氯」

本研究是因網路新聞報導自來水中的餘氯含量會影響人體健康,引起我們去探究影響自來水中的餘氯含量的因素,發現水中的餘氯可以經由長時間靜置、曝曬或加熱去除,另外,加入活性碳、麥飯石、米、竹碳及陶瓷環等物質也能有效去除餘氯,於是我們利用這些物質,製作簡易的除餘氯裝置,有效的去除水中的餘氯。

「藻」也「碳」息--二氧化碳濃度對浮游藻類生存之影響

二氧化碳劇增引起的氣候變遷,已對許多陸生動植物的生存造成嚴重的影響,而廣大水\r 域生態系的變化也已開始受到注意。針對此生態系的主要生產者──浮游藻類,我們分別探\r 討了二氧化碳濃度對其生長、光合作用速率及水中pH 值之影響。實驗以透光度推算藻類生\r 長重量、以產氧量評估光合作用速率,並每天測量水中pH 值之變化。研究結果顯示二氧化\r 碳濃度升高只在短期(兩週)內對浮游藻類的生長及光合作用速率有所助益。然而當pH 值\r 持續下降使水溶液過酸時,即可能抑制藻類的生長,光合作用速率也相對降低,最後導致浮\r 游藻類的死亡。如果人類再不控制二氧化碳排放,屆時水中酸度下降到某種程度,即可能會\r 對水域生態產生極大的破壞!

快打旋風-快打好手培育旋風計畫

本研究在於研發一個自動發球機,不但能夠發球,並發出各式的旋球,並可以隨時調整\r 發球的速度,我們希望可以實際的運用在棒球還有桌球的練習上,讓大家有一台最棒的打擊\r 練習機器。在製成了初代的發球機後,同學們想要讓發球機具備更完善的功能,於是經過不\r 斷的討論與試驗,運用了許多生活上可以取得的材料,克服了手動才能發球的問題。

搞「軌」-有「跡」可循

路邊停車時,總需要三番兩次的調移車身,過程些許費時,因此,嘗試推算一次順利進出車格之軌跡。我們以開出停車格之軌跡做探討,軌跡建立之後再依循所建軌跡供車輛倒車行駛。為了能順利一次路邊停車,我們設定方向盤轉動量最大,讓前輪達到最大轉向角θ(一般車輛是35度),以取得最小迴轉半徑R,利用車輛基本性質,包括:車前懸a、前後輪軸距b、車後懸c及車寬d,推導計算最小迴轉半徑R,所代出之公式經模擬實驗,其誤差率均小於5%,值得引為後續研究之用。於路邊停車軌跡部分,先探討車輛出車格之軌跡,包括:左轉、直行及右轉軌跡,三個軌跡的反向連續軌跡,即為路邊停車時倒車的應行進軌跡。於倒車入庫軌跡部份,則包含直行及右轉軌跡兩部份。最後,對於誤差修正之探討,我們提出所謂前輪轉動受「軸承」控制之計算觀念,將車輪轉動中心砌合實際狀況轉移,於給定承軸及輪胎外側圓心之距時,將有更精密之數據展現。