全國中小學科展

國小組

懸浮前進吧!磁浮列車

我們用樂高積木自製磁浮列車,卻發現懸浮平穩沒有想像中容易,於是開始一系列有關單面牆懸浮、摩擦力與綜效磁力的實驗,想找出列車懸浮平穩的秘密。在不同材質的單面牆摩擦力實驗中,利用列車可移動的最小軌道傾斜角度畫圖估算摩擦力,並與掛砝碼最大靜摩擦力的實驗數據比較,得到一致的摩擦力結果:木頭磨光滑 < 木頭 < 壓克力 < 砂紙。 列車的懸浮高度與重量有關,懸浮平穩會有一靠牆的力,須鋪置寬軌道,列車外側磁鐵對齊軌道正上方,靠牆內側磁鐵對齊軌道左側。列車在單面牆(木頭磨光滑)成功懸浮的力平衡狀態為:靜摩擦係數0.28,重力59gw,正向力12.5 gw,列車與軌道的綜效磁力60 gw,水平夾角78 度。最後運用電池或太陽能板加裝風扇驅動磁浮列車前進。

獨「數」一格-探索數獨的奧秘

一次意外的接觸數獨,開啟了我們研究數獨的興趣,在不斷解題的過程中,我們整理出一些解數獨謎題的方法,探索了數獨題目的難易差別,及設計題目的要領,接著我們利用數獨的對稱位置,創作出有趣的圖形,最後我們嘗試設計出立體的魔術方塊數獨、圓形的雲林縣徽數獨及超炫的布袋戲數獨。

竹筒裡的奧秘

這個研究在探討:竹筒裡是真空的嗎?還是有空氣呢?如果竹筒裡有空氣,竹筒裡是否含有二氧化碳與氧氣?如果竹筒裡有二氧化碳與氧氣,二氧化碳與氧氣的含量是多少?竹筒裡會不會產生溫室效應呢?本研究的特點:我們想以五年多來自然課所學到的知識與實驗方法,利用自然教室的基本設備,進行以上的探究,希望能揭開竹筒裡的奧秘。由於沒有精密的檢測儀器,我們就設計了竹筒裡的氣體與人體呼出的氣體、普通空氣的比較實驗。因為人體呼出的氣體與普通空氣的含量,書本中有數據可以參考,我們可以將實驗的結果進行相對含量的測定,推估竹筒裡的氣體中二氧化碳與氧氣的含量。

「麵」目一新~探討「湯種麵糰技術」應用在「傳統饅頭」之品質研究

本研究係探討近年來在日本竄起的「湯種麵糰」技術,應用在我國傳統的饅頭上對品質的影響。操縱變因包含「湯種熟成條件」與「湯種添加比例」,湯種熟成條件分為「室溫25°C2小時、冷藏5°C 24小時、冷藏°C 48小時」共三種熟成條件;湯種添加比例分為「0%、10%、20%、30%、40%」五種湯種麵糰比例。 觀察項目分為麵糰攪拌揉搓的性質、饅頭出爐後的外觀質地觀察、彈性、柔軟度、總體積變化等,並分析「麵糰老化現象」的差異性,每次的產品皆透過「官能品評單」進行試吃活動,希望提出接受度高的「湯種熟成條件」和「湯種麵糰添加比例」做為製作時的參考。 研究結果顯示:湯種麵糰應用在饅頭製作上最大的好處在於延緩麵糰的老化,而其口感柔軟,若要兼顧彈性與柔軟度以及老化速度則建議:中筋麵糰熟成以「冷藏24小時法」、湯種添加比例10%、20%為佳,若選擇高筋麵粉則以「室溫25°C 2小時法」、湯種添加比例30%接受度比較好。

用自來水殺蟑螂--電熱式加熱自來水殺蟑的研究

使用殺蟲劑或拖鞋打蟑螂時,化學藥劑或蟑螂體內的筒線蟲會汙染環境衛生。因此我們進行了數不盡的實驗,期望找出最環保又無害的殺蟑方法。查尋文獻資料得知蟑螂並不耐高溫,實驗中發現蟑螂在45°C以上的熱水中就會死亡,因此我們測試各種電阻的發熱效果,從自製碳化物到鉛筆芯,發現電熱絲的發熱效果最穩定也最容易控制,因此最後以直徑0.4mm長度10.2cm的電熱絲製造即熱式噴頭。透過噴水器吸上冷水,即熱式噴頭迅速將冷水升溫成為熱水,再噴出熱水殺死蟑螂。測試即熱式噴水器發現,在20cm以內都可以噴出46°C以上的熱水,實驗中的5隻大蟑螂分別噴2~17次全部死亡-效果非常好。我們希望後續能在美感設計、安全設計方面做改良,並且朝向專利申請及商品化來努力。

精密的建築師—蠶

本研究旨在了解蠶於結繭時對於「角度」、「大小」、及「形狀」等空間因素的反應與掌握。我們用西卡紙製造90?到180?的角度及不同大小的正方體、角錐、圓錐、圓柱、長方體等相異的結繭空間讓蠶結繭,結果發現:結繭空間大於繭體時,角度因素會有決定性的影響,空間越平緩越難結出形狀正常的繭,特別是空間角度大於145?時,蠶都無法正常結繭,蛹會裸露於平面繭上的開放空間;而結繭空間小於正常繭體時,繭的形狀則會和結繭空間緊密相合,所以就可以結出我們想要的形狀。當多隻蠶共處於同一個空間:空間大時,蠶會各自結繭,但如果空間小且蠶隻結繭速度相同,蠶就會選擇共結一繭。這些實驗讓我們發現蠶好似一位精密的建築師,具有精準掌握角度、空間大小及形狀的能力。

大驚失色~碘-澱粉混合液變色的研究

本研究是資優班獨立研究課程的作品,就 41 屆科展研習活動中所發掘的問題做(一)碘酒、澱粉液的濃度越低,交互作用後的變色反應越淡,濃度越高,變色越深。利用滴入碘液的變色深淺,可判定植物體澱粉含量的多寡。(二)碘酒滴入高溫澱粉液中,不會立即變色,冷卻後藍黑層才由上而下漸漸下沉。(三)碘—澱粉的藍黑色的混合液加熱會變色,是碘昇華的緣故,冷卻後會由下而上回復藍黑色;但持續增加加熱時間,冷卻後不再回復藍黑色。(四)探討碘-澱粉混合液變無色的其他可能因素,並了解氧化還原劑的對應組合及特性。(五)可用滴定碘-澱粉混合液的變色反應,來檢視溶液的酸鹼強度。大驚失色?碘-澱粉混合液變色的研究

大做「蚊蟑」

蚊子和蟑螂是擾人的昆蟲,我們藉由各種香草精油來測試其驅蟲的功效,希望能在芳香的環境下達到清新怡人又驅蟲的效益。使用的精油有薄荷、薰衣草、百里香、迷迭香、尤加利、鼠尾草、羅勒、檸檬香茅等八種。試驗結果:1.以自然揮發法:驅蟑效果以羅勒和檸檬香茅最佳,具有忌避的現象。2.以稀釋精油塗抹法:以羅勒、檸檬香茅、鼠尾草時效較長,濃度愈高則驅蟑時效愈長。3.若使用精油稀釋直接接觸噴灑法:以檸檬香茅、羅勒、薄荷對美洲蟑螂具有致命性。4.以等量純精油自然揮發法:驅蚊效果以檸檬香茅、百里香、薄荷效果較佳,其他精油增加精油量時,驅蚊效果會有增加的趨勢。依據實驗結果調配濃度並製作環保產品,如乳霜、香皂、隔離膏、酒精噴霧、貼片、懸掛項鍊、手機吊飾……等,並建議使用在有蟑螂或蚊子出沒的時機與地方。

天然環保清潔液大搜尋-台灣鳳梨新發現

經搜尋相關研究發現,某些水果如西瓜、鳳梨及柳丁有不錯的清潔效果,由於竹崎鄉盛產檸檬、橘子、柳丁和鳳梨,進而興起探究這些水果是否真具有不錯的洗滌功效。實驗結果得知,鳳梨的清潔效果最好,檸檬、橘子與柳丁效果都不如清水。如果鳳梨以原汁(100%)濃度來清洗則可達到 40%濃度洗碗精的功效,人工法清洗實驗也顯示很好的功效,可見鳳梨具有替代市售洗碗精的潛力,有待我們更進一步研究探討。當使用水果廢棄物部分洗滌時,可將餐具上的殘渣先用清水沖洗一遍,再放入水果廢棄物汁液中用菜瓜布清洗,就會有意想不到的效果。同時剩餘的洗滌水還可拿來當有機肥料掩埋,較不會有化學殘留與下水道污染的發生,省錢又能廢物利用兼具環保,讓大家洗得放心,吃得更安心。

永不進棺材的原子筆 【永不斷水原子筆的可行性研究】

在影片【三個傻瓜】中的大學教授有一枝在任何角度或無重力都可寫出來的太空筆。真有這枝筆嗎?可DIY嗎? 結果顯示:(1)市售原子筆平均筆芯內徑及倒立書寫長度:水性筆 > 油性筆 (2)書寫傾角與書寫長度呈負相關,書寫傾角 > 90度任何性質的筆都會斷水 (3)環境溫度與書寫長度呈正相關 (4)油及水性原子筆在水中書寫效果不佳 (5)筆倒立書寫長度和筆芯內徑呈負相關。毛細上升高度:自來水 > 水性墨汁 > 油性墨汁。水性筆芯內徑 < 0.15mm,油性 < 0.05mm,墨汁會毛細上升5cm效果佳 (6)筆芯尾部隔絕空氣書寫長度大為縮短 (7)筆芯尾部加砂效果差 (8)筆芯尾部加水效果佳,加壓8-11cm水頭高為最佳 (9)筆尾部加氣壓效果佳 (10)永不斷水原子筆構想可以達成。或許結果能給同好參考依據及具科學價值。