全國中小學科展

第50屆--民國99年

快樂洗澎澎

這個主題是探討蓮蓬頭水柱衝力與蓮蓬頭的孔數、面積以及孔洞排列方式之關係。 我們推測當蓮蓬頭孔數愈少(孔洞面積愈小),則流速愈大,產生的衝力愈大;反之,當孔數愈多,產生的衝力愈小。我們希望水柱產生的衝力夠大,也希望水柱打在物體上的總面積愈大,但很明顯,這兩個量值是互相抗衡的。 我們以實驗的方法了解孔洞面積、排列方式如何對水柱衝力造成影響。更進一步分析在不同變因下水柱衝力與水柱面積之乘積,因為這是人體感受淋浴的重要因素。 實驗中,我們自製蓮蓬頭,量測水柱對電子磅秤產生的衝力,再將衝力與孔洞的總面積相乘。固定圈數,改變孔數(亦代表水柱的面積改變),然後畫出衝力與孔洞面積關係圖;固定孔數,改變圈數(亦代表孔洞的排列方式不同),畫出衝力與圈數關係圖﹔單圈下,固定孔數,改變單圈半徑,畫出衝力與圈數關係圖。

觀茶入微找茶趣

我們每天喝茶卻對茶一知半解,為了揭開茶的神秘面紗,我們透過網路、文獻資料以及實地參訪桃園縣龍潭鄉中原製茶廠,認識了茶葉的種類、成份以及功效,並進行一連串實驗,瞭解到茶液在不同的環境或加入不同的物質,顏色、酸鹼度會產生變化,自泡的茶也比市售的茶更有品質;其次追尋茶液能不能防止蛀牙,結果發現新鮮的茶液的確能減緩蛀牙;最後探討茶液能否促進生長,獲得的結果 雖然相反,但卻意外發現茶液能維持旺盛的生命力,讓我們覺得新奇又有趣,也對茶瞭解得更透徹。

裏海怪物之謎-地面效應

本實驗係架設風洞製造穩氣流,將平板和機翼模型置於風洞前,改變其攻角,並調整移動地面來觀察兩模型在風扇開啟前後於電子秤所顯示出的數值變化,再算出所受升力,以探討「地面效應(Ground effect)」發生的高度,並且和無地面效應時之升力比較。 實驗發現,在靠近地面時,機翼及平板模型升力皆增大,平板及機翼模型發生地面效應的高度相近,而且在機翼攻角愈小,愈接近地面時,相對升力就愈大。 另一方面,實驗結果也表明:在地面效應發生的情況下,平板模型所受升力,會超過無地面效應時的機翼模型,顯示出地面效應驚人的效果,未來若能應用於日常的交通工具上,便可提高能源使用的效益,而達到節能的目的。

蛹往直前--蛹吊能力

本實驗目的為探討蝴蝶蛹能以小面積牢固於葉片或枝條上的原因,從各角度觀察並提出假設,進行相關實驗,瞭解哪些原因可能造成這強大的附著力。首先,我們推測蝴蝶在幼蟲時期的足部構造可能影響成蛹後蛹的附著力,因此1.我們先從觀察蝴蝶幼蟲尾足開始,發現不同種蝴蝶幼蟲的尾足構造不盡相同。2.在顯微鏡底下觀察蝴蝶蛹的懸絲器,了解懸絲器與絲座附著原理。更進一步瞭解蝶蛹的附著力由那些因子決定,提出各種假設,並以實驗驗證之:1.懸絲器上鉤子數對附著力影響2.懸絲器面積對附著力影響等。最後以蛹及魔鬼氈的負重實驗驗證上述假設。發現在一定面積中,鉤子數增至某數後,負重能力並不再提升,而皆趨近於某一數值,我們將此鉤子數認定為一個面積中鉤子數的飽和點,而達飽和點鉤子數所能承受的最大重量,亦即此面積所能承受的最大重量。而我們也發現相同形狀的懸絲器中,鉤子數以及面積與附著力具有正相關。

圓舞曲

在△ABC邊上,以一頂點A為圓心任意邊長為半徑畫弧,再以順時針(或逆時針)的方式選定下一個頂點C,以之為圓心CD為半徑畫弧,依此法繼續做圖,直到軌跡交於起始點,此為以下探討之基本作圖。 一、在三角形中,依此作圖法會有: (一) 在第一輪回到起始點:初始以A點為圓心,半徑=1/2(b+c-a)作圖。 (二) 在第二輪回到起始點:初始以A點為圓心,半徑≠1/2(b+c-a)作圖,且中途無超出三角形。可與各邊各交兩點,分別與內心連線,可得三個全等的等腰三角形。 二、任意n邊形有內切圓,則: (一) 若n為偶數,則必能一輪回歸。 (二) 若n為奇數,則有必能一輪或兩輪回歸。 三、任意n邊形之一般條件,則: (一) 若n為偶數,且隔邊邊長和相等則必定一輪回歸。 (二) 若n為奇數,則有必能一輪或兩輪回歸。

為何蟋蟀總是右翅在上?

蟋蟀休息或摩擦前翅鳴叫時總是右翅在上,為瞭解這個原因,檢查536隻蟋蟀標本,統計出蟋蟀科右翅在上者約有85%,在蟋蟀科雄蟲中更是高達96%,證實極大比例為右翅在上。然而左翅在上是否曾出現在族群中?或行為過程中會出現調整的動作?綜合拋接實驗與調置實驗,發現蟋蟀會在拋接過程中會張開前翅等行為,每次掉落後有2.05 %機會變為左翅在上。調置實驗觀察到蟋蟀最快會在20秒內調回右翅在上,同時發現左翅在上時也可以摩擦前翅鳴叫,與右翅在上的聲音分析比較,結果發現呼喚聲在唧聲率以及脈衝特性的主頻率相對能量強度都存在顯著差異,而右翅在上與左翅在上的求偶聲更存在脈衝數分別為1、2個的明顯不同。性擇實驗結果顯示,雌蟲較偏好右翅在上的求偶聲,推測性擇很可能是問題的答案。

大漢溪河階地形探索之旅

大漢溪兩岸具有豐富的河階地形,是桃園縣山區景點的一大特色。本研究運用「Google 地球」軟體,截取大溪橋至復興鄉羅浮間河階衛星照片,進行階地判識,並經由野外考察實地驗證,描繪大漢溪流域河階地形的分佈情形;經由實驗證明與實地考察,發現坡度、水流量變化及地殼變動是河階地形的形成原因。此外,河階的開墾應注意地形的特性,避免在地勢低的低位河階開墾,以減少洪泛所造成的損失。

Espresso 茶-全自動智慧泡茶機

沖泡咖啡的機器種類五花八門,並且隨處可見,愛喝咖啡的人可以隨時在家中或是辦公室使用咖啡機來沖泡咖啡享用,而讓咖啡的文化很快的進入世界各地;然而,喝茶文化歷史悠久的我們,卻一直停留在泡功夫茶的階段,卻沒有像咖啡機一樣的產品,讓愛喝茶的人也能在家裡或辦公場所透過簡單的步驟就能沖泡出一杯好喝的茶品。因此,我們期待能設計出具有像咖啡機一樣訴求的泡茶機,使泡茶變成一個簡單便利的事情,而使得繁忙的現代人或年輕人也能很快地接受茶的文化,進而也讓西方歐美國家也能體會台灣茶的美味。 為達此目的,我們使用壞掉的咖啡機依其原理加以改良,藉由機械組與電子科專業科目的合作,完成一個自動控制水溫及泡茶時間的自動泡茶機。

網開一面---水光焦織的探討

主題一:由平行光入射拋物面鏡及球面鏡的實驗探討其聚焦的效果,並發現球面鏡的聚焦效果較差,有焦散成「3」形狀的特殊圖紋,其尖嘴部分往兩側折疊延伸。接著由此進一步探討光源打在中空圓柱中,經由圓柱內側面反射形成的焦散曲線,並利用黑紙遮蔽圓柱體內不同位置以了解焦散曲線的形成。再加以改變光源的位置、角度以及種類來探討二維的焦散曲線圖形。 主題二:深入焦散現象進而研究以雷射光入射水珠,探討其投射焦散的圖紋有規律性,經由立水珠的良好控制,研究外凸弧面及內凹弧面曲線,並由實驗圖片統整歸納出基本圖形,再以其為基礎分析複雜的實驗圖片。

驛動的心

本次研究主要探討:將一三角形底邊固定,而改變頂點的位置之後,觀察其重心、外心、垂心、內心、旁心及尤拉線的變動情形。 其次探討:若以三角形三邊為邊,各自向外作正三角形,並連接此三個三角形的重心,得一新三角形,觀察其是否為正三角形?並試著討論將原三角形底邊固定,而改變頂點位置後,其新正三角形的重心變動情形。