全國中小學科展

第48屆--民國97年

除垢要油理

本研究在探討油垢形成原理與變化規律,藉此認知如何防止與去除油垢。我們先探討油氧化後產生的變化,再研究各種影響油垢形成與變化的因素,並從中建立油垢程度變化規律,且衍伸探討油氧化與種類對其程度變化的影響,最後設計各小蘇打清洗物去除油垢。 研究發現:1.油會因氧化而變質。2.油因不同氧化變因,形成不同形態的油垢;並隨著放置環境與時間再產生變化;而且油垢形態之轉變具有規律。3.油的氧化情形與種類會影響其油垢程度變化。4.利用小蘇打可去除具沾黏性的油垢;再加熱處理便能去除稍高程度的油垢。研究結果可提供除垢之新觀念,藉此認識油垢形成原理與規律,便能防止頑垢產生,又能掌握除垢的好時機與好方法。

八卦池傳奇----池型與水流的相關性研究

本研究以自己設計的「壓克力池型模型」,其直徑均為50 cm 的(1)圓型池(2)16 邊形\r 池(3)12 邊形池(4)8 邊形池(5)6 邊形池以及(6)對角線長50 cm 的4 邊形池等六種不\r 同的池型,利用相同的水流速率,來量測(1)規格物體~「浮體物」以保麗龍球(直徑14.68 mm\r 0.05 克)代之、「沉體物」以玻璃珠(直徑14.76 mm 4.0 克)代之;(2)不規則物~「浮體物」\r 0.3 克的落葉、「沉體物」以小土石(14.61mm×15.77mm×10.38mm,1.3 克)代之。\r 當放流水入各種不同池型時,因池形狀的不同,則產生的水流漩渦,研究其帶動「浮體\r 物」、「沉體物」等「雜質」流動效果,藉以驗證養?魚場的「八卦池」傳奇之說。

Sinker的秘密

我們因被伸卡球吸引著,而開始這次的研究,它的偏向原理,可由翰林版自然與生活科\r 技第五冊9-1 節的白努利原理解釋,首先我們從影片中分析王建民的投球動作、風格及各種\r 球路的特性,我們也量出球體的偏向距離,並估算出偏向力的大小,接著進行了下列三個研\r 究。一是球體旋轉方向和飛行偏向的關係,我們將球體和小馬達結合,並固定在彈簧上,讓\r 旋轉球體在有風流動的風洞中,即可看出球體的偏向。二是簡易發球器的製作,我們利用波\r 蜜果菜汁鐵罐、強力馬達及轉盤,讓快速旋轉的轉盤摩擦保麗龍球體的邊緣,球體可以快速\r 飛行並旋轉著,改變旋轉方向的角度,即可模擬各種球路。三是偏向力的測量,我們利用風\r 洞、電子秤、棒球和強力馬達結合及鐵架,可以找到偏向力的大小和風速及球體旋轉速度有\r 關,最後用得到的數據進行伸卡球進壘位置的分析。

環保小園丁

陽光、空氣、水是構成生命的三要素,人們以萬物的主宰自居,為追求生活的舒適,不斷的破壞生態,大自然在面對人類的無情也開始反撲,如:氣候異常,發生所謂的聖嬰現象。為延續後代子孫的生存空間,人類必須自我反省,珍惜有限的資源。其中水資源是我們研究探討的重點,人們飲用水早期取得於山泉水、井水,但隨著工業的發展,污染的問題越來越嚴重,廠商也發展出各類的飲水設備,其中逆滲透過濾(R0)飲水機是學校最喜歡安裝的機種,希望獲得最乾淨的飲用水。當同學們補充大量的飲用水時,那飲水機將排放掉大量的廢水,若能加以回收,應用於澆花、沖廁所....等,這樣不就更加環保嗎?因此開始規劃研究太陽能驅動飲水機及其排放廢水的再生應用。

樹木達人的法寶—

本研究透過一種新的嘗試,將傳統植物識別原則、檢索技術與行動科技產品相互結合,其中將植物識別技術中「記憶」的部分,採用科技軟體、硬體加以改善或減輕負擔,如同攜帶一個電子化、可檢索的植物圖鑑與辭典,在親身接觸自然環境下進行體驗學習,相信這樣的方法與應用,可對推廣生態教育及生物資源調查,有所助益。

不亦「躍」乎—黏滯液體彈跳的探討

用非牛頓流體做實驗時,由於落下流體較高的剪切速率,會造成所接觸流體的黏滯度減少,當流體落下的高度夠高時,擊中平面時所受反作用力的影響大於黏滯力的影響,而使流體彈跳出去,稱為Kayeeffect。本次實驗結果,發現當斜面角度越大時,恢復係數越接近1,當角度大於某一值後,幾為彈性碰撞。原因為角度大時液體被流體擊中時產生的凹陷越淺,受黏滯力的影響越少。而當流體下落的高度不足時,其剪切速率不夠,所以流體黏度大於正向力的影響,並不會產生彈跳效應。當變換不同黏滯性的液體所產生的恢復係數e1、e2,差異並不大。原因是非牛頓流體下落時擁有較高的剪切速率,造成黏滯度減小。又因市售洗髮精黏滯度差異不大,造成實驗中黏度影響力不顯著。

一葉千金~超酷的落葉纖維發酵火箭

由於校園落葉很多,做生質能不但環保,而且容易收集再利用,除了認識各種植物穩定性之外,還要把植物落葉分類成乾、濕、油三類,經固態、液態、氣態實驗後,成為可使用的替代能源。不但可製作纖維素酒精,還選出「樟樹葉」為最佳發酵動力,利用產生的二氧化碳研發「樹葉火箭」與「逃生信號」,裝個降落傘在危急時用得到,再應用到重要場所,如海洋上或航空上,都是很有作為的一種逃生裝置呢!

方之律動--方格板上的「斜」正方形

先從正方格板著手,再延伸至長方格板,探討如何從其中找出繁複的「斜」正方形的總數。在尋找中,我們利用統計表的規則性變化,歸納發現存在一個規律性,進而找到一個算出「斜」正方形總數的公式。在老師的引導之下,我們學會了平方和,然後將公式簡化,終於找到了一個最簡的公式1/12(2N-M)×(M-1)×M×(M+1)。我們也可以從長方格板邊長的「差」快速算出長方格板或正方格中(N-M=0)的「斜」正方形總數。

嫘祖的困惑--小葉桑的葉變

小葉桑的葉片有心型葉、一裂、二裂及深多裂等多種葉型。心型葉在室外日照組水分的蒸散最多,一裂、二裂及深多裂的水分蒸散差異不大。室內控制組,則以深多裂葉型的小葉桑水分蒸散最少。心型葉表面毛孔數最少(平均14.2個),以深多裂較多(平均23.8個)。因淺一裂、淺二裂葉的初生葉都是心型葉,所以葉背氣孔數差異不大(22.2~27個),深多裂葉背的氣孔數最少(16.6個)。當小葉桑生長的土壤溼度太低時,新生葉便會產生葉裂。葉裂發生的位置與根部土壤乾燥的方位有關。如根部土壤全部是乾燥的,則葉型就會形成二裂或深多裂,一旦產生了深多裂的葉型,在同一樹枝的新生葉便是深多裂,即使此時土壤恢復溼度葉型也不會恢復。但若是另外的初分枝的新生葉則有可能會生成心型葉等其他葉型。淺葉裂的樹枝上的新生葉,若土壤溼度恢復足夠,葉型即會恢復為心型葉。

土石流不流-探討土石流成因、對橋墩的破壞及預防機制

利用自製河道、坡度控制板、沖擊力測量器、灑水器研究影響土石流的三大因素:1.豐富鬆散的堆積物、2.充足的水分(地表水及地下水)、3.足夠的坡度(重力影響大)。發現土沙層為底層、土石比例為2:1時,越容易產生土石流。土石比例為1:2時,土石流的沖擊力最大。橋墩與土石流的接觸面積、橋樑間隙、重心位置、河床淤積皆會影響土石流對橋樑的沖擊力。梳子壩裝在上游,攔砂壩裝在中游、發生區打樁編柵,能降低土石流的沖擊力。壩體前出現淤積會導致土石流爬升,沖毀壩體。雨量是影響土石流的關鍵因素,依此因素來製作簡易土石流預警器,我們把它分成三個等級,黃燈警戒,紅燈警告,蜂鳴器響危險,趕快撤離。