全國中小學科展

國小組

『肚』裡乾坤,不同凡『響』

有一次,我們看到社會老師在彈吉他,一看到吉他有著葫蘆狀的大肚子,我們就想說,為什麼吉他是葫蘆狀呢?難道不能有其他的形狀嗎?因此,我們就想要來研究肚裡有什麼奧秘。透過不同的形狀、體積、厚度、材質、開洞的大小及位置、蜂鳴器力道、骨棒排列方式等實驗中,瞭解這些因素對音箱會有不同的影響力。親手作音箱,了解原來樂器的肚子裡蘊藏許多不為人知的秘密

天旋地轉~圓擺線花型的幾何基因

一個小小的繪圖尺,2 個固定的外圓搭配3 個內滾圓及多個筆插定點,就可以畫出108 種花瓣圖形,令人?嘖稱奇,仔細探究發現竟與內外圓齒數的公因數公倍數及比例有相關,且察覺內外圓大小比例是影響花瓣數及花瓣形成軌跡的重要因素,其中外圓決定了花瓣數,而內滾圓則決定了花瓣形成軌跡的順序。經由此研究探討後,我們已能從花瓣圖形中判定此圖形是由怎樣的內滾圓繞外圓旋轉,也能由內外圓的大小預測能畫出怎樣的圖形,同時更進一步我們也運用這些原理隨心所欲的創作出不同組合的繪圖尺,感到很有成就感。

水生植物對水體適應之研究

在四年級上學期牛頓版的「自然與生活科技」領域第二單元「水中的生物」其中有一個學習活動是要同學們養殖水生動植物,以便觀察與認識水中生物的種類、繁殖與生態環境等等。本研究是為了因應本單元的學習需要,對此一學習活動做更深入、更廣泛的探討。關於認識「水生植物」的部分,我們探討了四個主題:一、比較「水生植物」對於各種水體生長適應的情形。二、探討「水生植物」對於洗潔劑稀釋液生長適應的影響。三、比較「綠藻植物」對於各種水體生長繁殖的情形。四、探討「水生植物」的養植對於各種水體PH?的影響等問題。從本研究的各項實驗結果,我們有以下的幾點重要發現,簡述如下:一、沒有任何一種水體是完全適合所有類型水生植物的生長適應。二、濃度0.05﹪的家庭用「洗潔劑稀釋液」,會使得大部分的水生植物在3-7天內死亡。三、「洗潔劑稀釋液」的毒性,會隨著時間的延長逐漸的被水體中微生物的分解而消失。四、各類型的「水生植物」對於各種洗潔劑對水體的污染,具有淨化的功能。五、水生植物在養分和光照量不足的情況下,為因應不同環境的變化,會呈現出枝葉縮水的狀態。六、洗潔劑的毒性消失後,洗潔液所提供的養料,會使水生植物長得更好,這可能是造成受污染水源「優養化」的重要因素。七、「綠藻植物」的生長繁衍與水體的種類並沒有必然的關係,而是受限於光照與養分量的多寡。八、「水棉」和「大聚藻」這兩種水生植物,對於各種水體pH值的變化,有非常顯著的作用。希望透過本研究的結果,使得同學們對水生植物有更深刻的認識,以便對水生植物養植有更正確的觀念與作為。

跳跳板的最佳化設置

不到五分鐘就可自製一個玩法多變的跳跳板玩具,非常引起我們的興趣。經由實驗後我們發現可以透過以下方式,製作出具耐用性且可以彈跳最高的跳跳板。 一、瓦楞板之長寬的極限參考比值應為2,若超過之跳跳板容易凹折、空轉而影響彈跳。 二、首先應使橡皮筋有最大的橫向長度(即越接近瓦楞板的長度)。 三、承上,固定此橡皮筋長度後,接著再考慮使橡皮筋包覆面積占瓦楞板面積比介於17.14%至28.57%的橡皮筋寬度值。 經過以上設置的跳跳板,就可產出跳最高的跳跳板了。

魔法速速淨--探究水生植物淨化污水的能力

我們以常見的布袋蓮、水芙蓉、槐葉蘋、香蒲、莎草和空心菜來比較淨化鳳山溪污水的能力,發現其中漂浮型的布袋蓮效果突出,挺水型是以空心菜表現最佳;漂浮型則優於挺水型植物。如果以布袋蓮、水芙蓉、槐葉蘋、滿江紅對鳳山溪污水、拖地水和雨水等不同類型污水,觀察濁度和透視度的結果,發現鳳山溪污水以布袋蓮最好,其次是槐葉蘋;拖地水仍是布袋蓮最佳,其次是水芙蓉;雨水的淨化效果則以水芙蓉最好,槐葉蘋其次。考量自然沉澱的因素,我們以墨水來測試,發現根系短的槐葉蘋淨化效果比根部發達的布袋蓮好。如果以一定重量的布袋蓮和槐葉蘋操作實驗,發現槐葉蘋淨化效能優於布袋蓮。所以,根系短槐葉蘋的淨化能力應該受到重視。

吸管火箭向前「衝」~影響吸管火箭飛行的原因研究

在四年級上自然課時,上到了第一單元「力是什麼」,老師提到了「力可以使物體移動,用力的大小可以控制物體移動的快慢及速度」,還做了一個很簡單的「吸管火箭」。這個小東西立刻引起我們很大的興趣,於是我們結合三年級上美勞課時所做的「竹筷槍」,進一步改良發射器,將「吸管火箭」做更進一步的改良與研究。\r 我們想「吸管火箭」可能可以成為小孩在玩「炫光溜溜球」、「戰鬥陀螺」外的另一項新樂趣,它取材簡單、易於製作,而且還可以訓練小朋友手腦並用,自己「動手DIY 」,環保又經濟。希望未來宛如「飛機」的化身─「吸管火箭」,可以成為小朋友無聊的消遣,自己製造、獨一無二的手工玩具可以讓他們快樂似神仙。如果想知道我們的實驗,請繼續看下去喔!\r

黑金再現-黑水虻的行為探討

廚餘的流向是近年來熱烈探討的議題,昆蟲界的黑水虻更是消化廚餘的好幫手,於是我們先瞭解黑水虻的生物特性,研究黑水虻幼蟲的生態行為及設計飼養環境。本實驗的研究結果,得知在家是可以飼養黑水虻來處理廚餘,廚餘的濕度要控制在潮濕不要滴水,幼蟲消化廚餘是以四齡蟲的消化速率最快,在六齡蟲顏色轉咖啡色時,就要準備引道讓預蛹期的黑水虻幼蟲到乾燥的地方。幼蟲及廚餘所散發的腐臭味道可以加入肥料水及活性碳來降低臭味。黑水虻蟲糞也可當成花卉及果實類肥料。成蟲可餵食蜂蜜水增加產卵的數量。更設計經濟循環通路讓家戶可以循環飼養。整個實驗期間,也讓我們瞭解黑水虻對人類的生活環境並沒有產生衝擊性的影響,是經濟價值很高的友善昆蟲。

天旋地轉─旋轉盤好好玩

旋轉盤是一種操作簡單又好玩的益智遊戲。利用對稱與旋轉的原理,測驗一個人的空間位置轉換概念。 本研究藉著一步步推理,希望找出它的規律性,首先定義角度、方向、不同玩法模式,以利分析歸納。我們先從簡單的模式開始尋求規律,發現角度和及位置和有固定的數值,進一步研究較複雜的模式,尋求它們的相關性。發現不管左右轉、上下轉,甚至斜著轉,其實答案都相同。 再以單一模式的轉動,對答案的變化來分析,發現答案受兩種因素的影響,一個因素是線對稱〈鏡射對稱〉Y=-X。另一個因素是起始點的角度差。最後我們歸納出答案的公式:Y=-X+(Y0-X0)。這個公式符合所有模式。 在實際操作上,經由公式分析,發現一個快速的解題方法:以角度夾角中線為對稱軸,找反向的對稱圖案方向即可。 最後,我們將發現的規律,找同年級的同學做測驗,發現同學答對率有明顯提高。為了增加趣味性及合成各種模式,我們也設計一些相關的玩具。

精打細算

本研究旨在探討圓錐表面積與圓錐體積的關係,期能找到最佳圓心角,使得不浪費紙板材料(圓錐表面積)的情況下,可以得到最大的圓錐體積。本結果之應用可以提供圓錐甜筒、圓錐型帳篷、漏斗等產品製造商的參考,在節省材料以及經濟效益的考慮前提下,建議製造圓錐造型廠商可以針對不同的考量,選擇圓心角的角度介於 222 度和 294 度之間。

追風小精靈---永和、金山、北埔家燕、赤腰燕自然觀察

這個家燕調查從 2001 年到今年已進入第三年。2001 年與2002 年全面普查永和家燕巢數148 個,定點觀察9 個巢,詳細觀察並完整紀錄家燕在永和的活動與雛鳥成長過程。2002 年10 月~2003 年6 月在加入金山、北埔二地家燕觀察。金山靠海,北埔靠山,探討不同的生活環境,家燕在習性上有無差異。調查結果發現:家燕在築巢、產卵、抱卵、育雛行為三地都沒有差異。從調查發現:家燕每年回舊巢繁殖時,都會修巢往上堆高,巢高會隨著巢齡而增加;最先到巢的家燕是巢齡四年以上的老鳥,證明老鳥在飛行的路線上比較熟悉,減少摸索。因為最先到巢,所以配對、修巢、產卵、育雛的工作比菜鳥快很多。家燕每年可以生 2 窩~3 窩,每窩在調查家燕的過程中,發現金山、北埔兩地有赤腰燕築巢,進而分析赤腰燕不在永和築巢的原因。金山有 13 個巢,9 巢在住家,北埔有 38 個巢,29 巢在住家,原來赤腰燕喜歡農村型的環境,築巢在純住家干擾少,如果在商家築巢,一定是選擇挑高的舊式大樓,離地在 650㎝以上,或者在商家的 2、3 樓屋簷下,這樣比較不易受干擾。赤腰燕築巢也會選擇在馬路中間路段的房子,不在邊間,牠很重視隱私和安靜,巢是包裹起來,是封閉型,只留一小口作為進出。人口密集,商家繁多,人來人往的城市,不是赤腰燕喜歡築巢的環境;而這種環境最適合家燕築巢,牠愛熱鬧,不怕吵雜。尤其喜歡築在汽車美容、汽機車修理店,便利商店。巢形是半碗形,採開放性,牠不怕人,把人類當成保鑣。喜歡築巢在連棟並排的街道,不在零星或獨棟屋簷下築巢。