全國中小學科展

國中組

屋 頂 亮 晶 晶-設計【自然排風器發電機】之發電研究

家中頂樓的【自然排風器】,只靠熱空氣上升的動力推動扇葉。其日月不停轉動的力量,讓我想到了發電的可能性。最初我們使用一顆電壓12V的機車用直流馬達當發電機,結果當自然排風器轉速在0 ~ 50rpm時,可以輸出電壓0 ~ 2V,證明自然排風器發電機的可行性。一般馬達必須在高轉速下才能有較大的輸出電壓,而自然排風器轉速大約在70rpm以內,且扭力不足,於是我們在自然排風器正上方安裝一個強扭力馬達來穩定排風器的轉速,並將發電機改安裝在排風器的下緣,終於取得13V以上的大電壓,可以對蓄電池充電。若一個自然排風器發電機可充飽一個電池,那麼許多個自然排風器發電機串聯起來,其電壓及電流就足夠全家照明所須的電源,這是一個相當值得開發及推廣的再生能源電力。

神奇寶貝進化的秘密

市面上某廠牌零食隨包附贈有的神奇寶貝炫風卡,這種卡可在某些角度只看到神奇寶貝進化前的圖案; 在些角度看到神奇寶貝進化後的圖案。而且卡片旋轉時圖案會交互變換。而另一種牛奶糖送的神奇寶貝貼紙也是這樣的情形?後來又發現一種先進的大頭貼機器,拍出來的變身大頭貼也跟上述情形一樣!為什麼會有這樣的變化呢?不同廠牌零食送的玩具、變身大頭貼原理是否相同呢?我們很好奇?於是著手對它們的原理追根究底。

“光”科技LED展“生”機—探討高亮度白光LED下番茄的生活史

七年級上學期的生物課 3-3 植物如何穫得養分 中提到了光合作用, 課堂引起同學熱烈討論. 除了好奇與驚嘆於植物能夠只需要「日光,水和CO2」.藉由自身的葉綠體來產生氧氣與葡萄糖。也很想知道光合作用裡的「光」是否非「太陽光」不可。於是想自行架設一個模擬的照光環境,利用蕃茄此種需要「強日照」的植物來驗證,如果在「人造光源」下,完全不給太陽光的狀況下。有沒有能力完成一個生長週期。除了與同一期間的戶外對照組作比較,也與網路部落客的資料作比較。所採用的光源則是時下最熱門的「綠能」新光源,「高亮度白光LED 模組」。藉此來探討這個「光源」究竟是人類所殷盼的「新科技」,還是言過其實的廣告「噱頭」。整整110 天的時間,蕃茄現在是用累累鮮綠的果實來告訴我們¬,「它,高亮度白光LED 模組,真的,像是個 『小太陽』」。

尋找最佳效能的"Super Fans"

本研究以珍珠板切割製作不同形狀的扇葉,並組合出葉片數量、夾角不同的風扇模型,以樂高積木組合自製風力計來測量各種風扇模型運轉時的風力大小、風力範圍。本研究經過兩階段測試:一次一因子以及田口法實驗設計,結果發現彎鉤形扇葉為最佳形狀,田口法實驗推得葉片2片和夾角30度為最佳組合,但此結論僅適合本次研究的模型。 市售風扇檢測結果發現功率大小不一定和風力大小成比例,且扇葉前蓋會削減一半左右風力,經實驗後發現以圓形或右旋型的前蓋為較佳的設計。有些市售風扇設計不佳,一樣的功率風力卻較小有浪費能源之嫌,而箱扇的風力也明顯較立扇小,另外建議大家依據個人需求選擇不同的尺寸、型式的風扇以響應節能減碳的生活潮流。

矩形比例分割後的變化與其還原的探討

在復習第四冊時,發現了八十年度台灣省高中聯考的數學題目:在一個矩形紙板上,剪去其2/3,再剪去其剩下之紙板的2/3,反覆地做…。基於好玩的心理就在附圖上畫了起來,突然發現這個圖形非常有規律,有點像黃金矩形。我們便向老師提出問題:“若不按此種比值作分割,是否有其他變化,結果如何?”老師說: “ 如果你們有興趣想知道答案的話,可以去研究看看。” 因而,便在老師的指導下,展開了我們一連串的探討旅程。

魚類鱗片之研究

在水產生物中破吾人利用最多者為魚類,其中可供食用之種類約達三百餘種,大形者長達數公尺,小型者僅十數公厘,由於種類眾多,形狀千變萬化,一般的分辨,多依據其外形及魚之形態構造等,人們對外觀不顯著的魚類皮膚表面之鱗片常予忽略,然這些鱗片如經過詳細觀察後,將其形狀及紋路作有系統之歸納整理,其在魚類分類佐證上就如同人類指紋一樣有異曲同工之妙用了。

化學股走勢圖─跌停?漲停?

在一次理化實驗課上,做有關上壓力的研究時無意中發現,內管之硫酸溶液,會經由塑膠片中之小孔滲出,但一段時問後則又停止,且此現象反覆進行著,似乎有週期性的變化,這奇特的現象引發了我們對於本實驗的研究動機。

火成岩結晶大小的測試研究

世界上最壯觀迷人的景觀莫過於火山之噴發,其噴發時,岩漿冷凝後形成的岩石有玄武岩、安山岩、流紋岩等,其噴發出的產物有火山灰、火山彈、火山玻離(黑曜岩),而岩漿在較深層固結而成的岩石稱為深成岩,如花崗岩、橄欖岩等、經由一連串的地科課程、火山影片之觀賞,以及實驗課程中火成岩礦石標本之分類辨認,使我們便深愛我們這個深具動態之活生生的地球,其中沉積岩較具層理及砂粒性(為火成岩與變質岩風化之產物)而火成岩其結晶顆粒大小與形式更是迷人,使我們賞玩好奇不已,更激起能深入研究火成岩結晶大小變因的一連串科學活動

翻滾吧!蓮霧

本研究以蓮霧為題材,探討非均質圓錐形浮體(蓮霧)的平衡與穩定。結果發現,蓮霧浮在水面上具有雙浮態,分別是直立式浮態(鈍端朝上)與橫臥式浮態。並透過自製蓮霧模型發現此類浮體的浮態與重心位置高低有關,重心越低則會產生直立式浮態。實驗選用蓮霧為非均質圓錐體,重心位置經測量為5/12h,較一般均質圓錐體1/4h高,且浮於水面時因重心低於浮心,使二種浮態呈現穩定平衡。並透過實驗證明直立式浮態穩定性較橫臥式浮態高。並進一步研究蓮霧在水面下的翻轉。最終浮態受到入水方式、初速大小的影響,並與第一次落下最低點時蓮霧是否呈現穩定平衡有關。初速大的落水,蓮霧最終浮態多為橫臥式;而初速小的落水,最終浮態則傾向較穩定的直立式。

「蟻」ㄧ儆百 —小黃家蟻「不要進去費洛蒙」對距離因素的探討

Elva J. H. Robinson, Duncan E. Jackson, Mike Holcombe and Francis L. W. Ratnieks(2005)提出尋找食物的螞蟻會在路徑叉口留下微小的氣味記號,提醒同伴「前方找不到食物」,這些氣味對同伴而言相當於告訴他們不用在花力氣再往前走,由此可知螞蟻除了有正向告知同伴食物方向的費洛蒙外,也有負向的費洛蒙(即「不要進去費洛蒙」)。我們為了更深一步了解其作用機制,決定探討同樣的食物來源下,距離的長短是否影響小黃家蟻將「不要進去費洛蒙」放在距離食物比較遠的通道上,實驗結果發現小黃家蟻的確在此種狀況下將「不要進去費洛蒙」施放告知同伴不要白費力氣再往前走了。