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國小組

「貝」水一戰!-貝殼轉動定向與自製消波塊之研究

消波塊擁有削弱海浪力量的功能,但海浪有時會將消波塊沖離原本位置或捲入海中,造成消波功能喪失。 老師在課堂介紹「沙灘的貝殼會因為海浪將殼底朝向海浪來源方向(斜坡低處)」(命名為「轉動定向」)。我們聯想到消波塊是否也能自動轉向呢?我們自製起波裝置與模擬沙灘箱、測試3D列印模型翻模石膏方法、量化沙灘沙子流失量,研究轉動定向的變因與原理。發現圓錐是轉動定向最適合的形狀,但海浪會繼續讓圓錐晃動!而六角錐可以做到轉動定向後,固定在停止位置(命名為「轉動定位」)。 我們將研究結果自製消波塊(六角錐、六爪),經過沙灘模擬檢測,自製消波塊擁有比市售消波塊更好的消波能力,且擁有「不易移動位置、會自動調整方向」優點。

測量厚度的奇妙方法

你量過安全帽的厚度嗎?你知道碗底的厚度嗎?用尺量是不是準確呢?有一天,我們想到安全帽必然是很堅固了,那麼有多厚呢?拿起尺來量一量吧!這一量可就量出問題來了,弄得滿身大汗也沒結果。檢討一下才知道,尺的兩端並不是對在刻度的起點,安全帽裏面又是弧形,另外還要考慮拿尺的垂直及水平角度等問題,自然是會有很大的誤差。其他像碗底、鞋底等,也是很不容易測量。想到自己學了幾年的科學方法,連這小問題都不能解決,真是丟臉,非好好研究一番不可。

我們來做小水電工程師

1.李同學家的屋頂上,裝有一個水塔,聽說常常因為自來水廠送來的水,水壓不夠大,水沒法進入水塔裡,因此水塔裡經常沒有水,家裡就沒水用,非常不便。2.聽許同學說,他們家的情形更糟,不但常常缺水用,而且繳納的水費,卻比別人家多,這實在使人覺得很奇怪?3.到底是什麼原因呢,我們覺得有研究的價值,於是去訪問了他們。

雨後精靈現形記

本研究調查校園與鄉野的菇類分佈,並透過栽培觀察菇的成長;另設計觀測箱,觀察孢子的彈射及影響因素。研究發現:一、我的校園發現菇類共13種,地點多在草皮。二、鄉間發現菇類共15種,墾丁海邊6種,地點多在枯木。三、四種食用菇從出菇到成熟約數天,且採下後還會再長出,以簡易方式栽培,維持高濕度也可長出美味的菇。四、柳松菇的孢子彈射約持續2-3日,濕度高可增加彈射距離,菌傘會傾斜增加彈射的高度。五、柳松菇孢子彈射利用水的表面張力,彈射前菌傘充滿水份,彈射時間愈久,菌傘變薄變寬,逐漸傾斜,蓋緣皺褶,由豐厚鮮潤變為乾癟凹陷,菌褶變長。由於野菇平常不易觀察,因此我們請專家協助鑑定,並製作網頁及發表分享研究成果。

不只4種花色

從撲克牌魔術出發,探索出二個原理,第一個關於操作手法;第二個和表演過程相關:完成本魔術至少要派9 張牌。另外,我們和之前國展國小組數學科中同樣探討撲克牌的作品(參見附錄一)不同的成果是:提出二個數學定理,並得到一個一般化的結果:使用n 種花色的撲克牌,本魔術的「最少派牌數」。

玩創多米諾

本研究從探討多米諾骨牌遊戲出發,討論可否利用不同策略達成骨牌遊戲勝利,並且從遊戲過程中研究骨牌特性,思考如何將此特性與四則運算結合,研究出不同的遊戲玩法,除此之外,也期望在研究過程中,可以探討出骨牌排列的規則,進而歸納出合適的公式,以利遊戲進行與增加訓練四則運算能力之機會。

以H-Alpha日珥望遠鏡探討太陽極大期的日珥

以 H-Alpha日珥望遠鏡可看到:色球層、黑子、日珥、暗條、耀斑。當暗條走到日面邊緣即可見到日珥噴發,可證明暗條就是在太陽盤面上的日珥。太陽的南北極區域暗條出現機率會較少,在太陽的緯度10~45度之間暗條出現機率較高。自製的「H-Alpha日珥望遠鏡日冕儀」模擬「人造日全食」,粉紅色多層外圈是否和日冕或是太陽風吹拂有關呢?這個有趣的現象值得深入探討。磁力線如同橡皮筋具有彈性一般,當磁力線收縮回彈時,可造成能量轉換。我們利用「液態磁力實驗瓶」的實驗,提出『 擴張的磁力線』可引起環狀日珥的噴發。以『 收縮磁力線的完成態』模擬並解釋『寧靜日珥』的生成。以『 收縮磁力線的進行態』模擬並解釋『耀斑』之形成。

跳得過嗎?

這一篇作品是來自於2009年國際數學奧林匹克競賽第六題。 本研究先由直觀觀察思考後利用數學歸納法假設 n≦k 成立再分成三種情形 證明 n=k+1可以成立。 本研究除了證明競賽題目存在性並討論其對稱性及其極端現象,同時對於地雷遞增和地雷遞減提出討論,最後再利用1對1且映成的對應關係說明網路上ai=i和2009年國際數學奧林匹克競賽第六題所設條件相異ai是相同思考結構。

愛作怪的「電」

我們這一次的研究目的主要在探討如何降低或去除塑膠滑梯靜電的產生,讓校園裡的同學們能安心又快樂地使用滑梯器材(圖一)。為方便在實驗室裡操作,我們決定以與滑梯材質相似的塑膠板替代操作。從實驗結果得知,生活中所見的滑梯材質(塑膠、木頭、鐵)和常用衣料(化纖、毛皮、棉?)取樣做摩擦實驗,發現塑膠尺和毛皮摩擦後會產生較多的靜電,鐵和木尺經摩擦後卻不會產生靜電。進一步了解導體能傳導電子的特性,能大幅減少摩擦表面的電子聚積的現象後,進行改善塑膠板蓄積靜電的實驗:將導體用不同形式(導線、薄片貼附、粉末塗佈)貼附於塑膠尺面上。發現靜電只產生在摩擦部分(摩擦後之靜電沒有傳導或跳躍情形)、金屬塗料可以改善塑膠蓄積靜電的情形。總結實驗結果得知:穿棉質衣物,慢速溜下塗有導體塗料的塑膠滑梯,可以有效減少或去除靜電。 經過實驗的結果,我們不僅改善滑梯了靜電效應,也發現了許多有趣的現象,更打破了一些我們以前既有的錯誤的想法,例如:木頭在靜電的領域屬於導體。至於,還有一些我們意外發現到有待探尋的問題,因時間、器材以及技術上的問題有待克服,所以留到下次做另一專題研究討論。

由2說起

一、由課本的因數倍數研究起,進而探討 100 以內質數的倍數之識別法,並將質數依個位數的不同,分類成個位數為 1、3、7、9 四種,最後整理歸納出任一質數的倍數識別法。二、若有一數目 x,可表示成 10a+b 的形式(其中 a 為任意正整數,b 為個位數),則欲判斷其是否為質數 p 的倍數時,其識別法如下:(一)當質數的個位數為 1 時,只要判斷〝a-(p-1/10)b〞是否為質數 p 的倍數即可。(二)當質數的個位數為 3 時,只要判斷〝a+(3p+1/10)b〞是否為質數 p 的倍數即可。(三)當質數的個位數為 7 時,只要判斷〝a-(3p-1/10)b〞是否為質數 p 的倍數即可。(四)當質數的個位數為 9 時,只要判斷〝a+(p+1/10)b〞是否為質數 p 的倍數即可。