全國中小學科展

國小組

繩奇摩力

日常生活中常利用繩子來綑綁一些物件,也透過繩結來交織出安全防護網,這些繩子的廣泛應用可能都和繩子造成的摩擦力息息相關,而繩子摩擦力的產生是透過纏繞的模式,這和一般認知的摩擦力原理可能有所差異。本研究透過繩子與圓柱系統的纏繞,探討影響繩子摩擦力的因素,並發現纏繞圓柱的力道、纏繞圓柱的圈數多寡、及繩子的種類性質都對繩子產生的摩擦力大小有重要性地影響。

填填圈-從數字和與重覆部份討論每邊和相等問題

填填圈是一個常見的數學遊戲,規則是在一個三角形的每一邊畫上三個圈圈,並在圈圈內分別填入數字1~6使每邊數字和相等,我們討論了四邊形、五邊形、六邊形(規則不變)和可用數字範圍加大的進階版三、四邊形,以及每邊和與每邊平方和都相等的三、四邊形。普通版的研究我們找到一種適用於三、四、五、六邊形的快速刪解法稱作「三數字消去法」與「雙三數字消去法」,另外我們還發現普通版和進階版的填填圈均有「互補關係」,只要找出一半的答案,便能推出另外一半的解答。最後還發現只要找出一組答案便能以等差推出無限組其他的解答,稱為「平移關係」。以及找出所有奇數邊放入連續整數時必有的一解與排法。

化朽木為神奇--兩點赤鍬形蟲的飼育觀察

兩點赤鍬形蟲是臺灣常見的鍬形虫,廣泛分佈於海拔 200~1800M 左右之山區;在韓國南部、中國東南部也有兩點赤鍬形蟲的的蹤跡。我們選擇兩點赤鍬形蟲為主要研究對象,在成蟲產卵觀察中飼養箱基質為木屑的產卵木中雌蟲的產卵量較高,幼蟲的成長速度較快,基質為培養土的產卵木中的產卵量較少,幼蟲的成長較慢。幼蟲飼育過程中我們發現留在產卵木及大整理箱未經干擾的鍬形蟲幼蟲成長情況最佳,主要的原因是在產卵木及大整理箱裡食物充裕,生活空間比布丁盒大又保持穩定的溼度和溫度;至於布丁盒填裝的基質容易乾燥再加上活動空間狹窄所以幼蟲成長緩慢。鍬形蟲為完全變態的昆蟲,生活史依序為卵、幼蟲、蛹和成蟲。幼蟲在飼育一段時間後會選取一個穩固安靜的地方整理出橢圓形空間後靜止不動並逐漸縮短變成後蛹。經過了這次飼養鍬形蟲的經驗,我們體驗到鍬形蟲是生活在大自然的昆蟲勇士,完整樹林的生態和殘存的朽木都是保育鍬形蟲的重要條件。

北極星為什麼能夠指示方向

有一天傅同學很得意的說:「我前兩天用爸爸的照相機向著天空拍十張彩色照片,真過癮!」班長不解的問: 『 你向著天空拍照片做什麼?」 他神氣的說:『 研究北毬星。 』 三天過後傅同學神色沮喪的告訴大家:『底片上什麼也投拍到,因為距離太遠了,所以照不到天上的星星。』『那怎麼辦呢?當晚大家都用眼睛觀察。』第二天,同學都覺得天上的星星太多了,沒有一個範圍,用眼睛去找,不容易找到。班長忽然想到一個妙計:『我們應該先研究設計一種類似照相機作用的工具,才方便研究北極星為什麼能夠指示方向?」邱同學拍了一掌說: 『 有道理。』 於是積極展開了研究工作。

節節高升-探討甘蔗的毛細現象

什麼﹗網路說外面賣的甘蔗隨意擺放在地板上會吸入污水及貓尿,讓人吃了會生病﹗這到底是真相?還是流言?讓我們利用簡單的實驗來求證,以紅色墨汁替代污水觀察甘蔗吸水的狀況,發現甘蔗的根只有表皮吸收極少量的紅墨水,莖則透過維管束的毛細現象吸入較大量的紅墨水。我們再進一步研究,結果指出甘蔗的莖會因水溶液的密度和性質,影響其毛細現象。根據以上結果,了解如果甘蔗莖直接接觸地上污水,的確會吸入造成污染,因此建議販售甘蔗的店家,存放甘蔗時不要將根去除,莖的切面不可與地面接觸,若要去除可用物品將甘蔗的兩端包住,防止吃下不名的『添加物』。我們也可利用維管束的毛細現象創造出不同風味的甘蔗,讓這種健康營養的食物更加有趣。

翻滾吧!「毛毛蟲」

這個研究從五上自然與生活科技領域中「力與運動」的單元出發,探究最佳翻滾紙彈簧的條件,及影響翻滾的因素。 『DIY』的樂趣,是我們研究這次主題“翻滾吧!『毛毛蟲』”的動力。使用容易取得的紙張,居然能做出有趣的玩具,實在簡單又有意思!首先我們從製作可翻滾的紙彈簧中發現:紙彈簧的內/外直徑大小、圈數和黏接方式都是製作紙彈簧的要件,其次我們也了解到重力、摩擦力、力矩,是紙彈簧翻滾的原因。透過實驗發現:紙張種類、紙張厚度與重量、砂紙粗細、斜面材質、斜面角度、翻滾的位置、不同造型都會影響紙彈簧翻滾的情形,利用前面的實驗結果,可以輕鬆製作出最會翻滾的「紙彈簧」。

驚天「凍」地~探討添加物對「蒟蒻果凍」凝膠機制之影響與感官品評接受度

蒟蒻果凍是具有膳食纖維的美食點心,為了瞭解其凝膠特性與品質變化,操縱變因包含「加熱條件」、「添加糖類」、「改變酸鹼值」、「添加鹽巴」、「其它添加物」、「貯存溫度」等來進行硬度、耐壓力、離水率、切割力、凝膠速度、油脂包覆能力、貯存方式等實驗,並透過「感官品評單」進行嗜好性調查,最後根據實驗結果提出製作建議。 實驗結果顯示: 1.內部凝膠最佳的酸鹼值落在pH3~4。 2.糖的添加有助於凝膠作用,而鹽巴卻有抑制作用。 3.醋和酒精可以延長其貯存期限。 4.貯存方式不宜放置冷凍庫因為水分析出的離水現象最明顯。 5.大眾喜愛的凝膠性是製作比例為「凍粉:水=1:20~30」;凍飲則為「凍粉:水=1:70~80」較佳。

「震震有池」-地震與土壤液化關係之探討

本研究欲探討不同的地下水、砂石、地震狀態與土壤液化的形成之關聯,以及不同地基類型的建築物受土壤液化之影響,因此設計實驗來模擬不同的(1)地下水狀態、(2)砂石種類及分佈、(3)震波類型、(4)建築物地基。經由實驗的結果發現: (一) 地下水水量愈多或深度愈淺時,愈容易造成地層明顯的下陷。 (二) 地震S 波為垂直的震動,會使土壤顆粒的排列與向上支撐的結構被破壞,造成地層高度明顯改變。 (三) 地基基椿較長、底板較寬或者座向與震源方向平行,可使建築物更能抵抗地震與土壤液化災害。 (四) 土壤顆粒愈大,地層下陷愈嚴重,但是建築物較不易傾倒。 (五) 較深地層屬於大顆粒時,地震時土壤顆粒縫隙產生較大的改變,而地層下陷程度也會較為明顯。

東石的紅樹林

『一列火車疾馳而過,旁邊的男孩,無精打釆的,像是在追尋著已失去的童年歡笑,旁白道出:從前這裡有望潮,白鷺鷥,現在已無,淡水的紅樹林正遭破壞,這只是一個例子 …… 為了下一代講大家共同來維護自然文化景觀 … 』這是七十一年九月十二日星期天,中視文化節目螢光幕所出現的片段。唉!我們這裡不是也有紅樹林,同學們那個不知道那是一大片樹林,裏面棲息著無數的白鷺鷥,懷著好奇 試間為什麼不對這罕有的景觀加以深入的認識,於是我等七人在老師的指導下作進一步研究。

隔不隔,差很多!

透過對擋風板的各種實驗,探討是否能減少風、雨對人的影響,找出最適用於各種地區的擋風板。我們得知:1. 擋風板能減少機車行進時,風、雨對人的影響,前座位置所受風、雨的影響最小。2. 擋風板的高度、寬度和溫度變化、受雨量成負相關。(1)擋風板的高度:人坐在椅座上半身的高度比多風地區約為0.9:1 ,多雨地區約為1.6:1 ,一般地區約為1.25:1,效益最大。(2)擋風板的寬度:人坐在椅座上的寬度比,在各地區約為1.25:1,效益最大。3. 擋風板的傾斜度、車速和溫度變化成正相關、和受雨量成負相關。4. 擋風板的曲度,縱軸:橫軸的比值為0.8,以擋風板曲面兩端2㎝往下15°時,效益大。5. 車速快,擋風板能發揮更大功用,受雨量的確減少更多。