全國中小學科展

國小組

「點」出面積,內有玄機

上數學課時,我們常用方格紙點算圖形面積或畫對稱圖形。當碰上三角形或不規則圖形時,我們常算錯格子數,這樣的挫折讓我們興起尋求其他方法,來計算圖形面積的念頭。我們請教老師,老師說:「方格紙上除了有空格之外,還有另一個重要元素就是線段的交點,這些『點』是我們解題的關鍵。只要仔細看就能察覺圖形上的點數有的在周長上,有的在圖形內部,這些不同位置上的點究竟有何關聯?它們會影響面積的大小嗎?是很值得研究的。」於是在老師指導下,我們開始一連串的作圖、點算、求數據、作圖表、比較差異、反覆思考和尋找規律的探究活動。終於,我們發現可以計算出任何不規則圖形面積的公式,並畫出不少對稱圖形,這樣的成果真令人興奮!

塑形密碼

本研究在探討塑膠食品容器之塑號意義,藉以提升塑膠食器使用之觀念。研究從問卷調查與收集食器方式建立初步認知,再從中挑選代表樣本,利用自製重壓及磨損工具、受熱裝置、水質測定器與水藻,探討其受力、受熱表現以及受時間與溫度的影響。研究發現:1.塑膠食器材質外形會影響其受重壓的強度與受磨損的硬度。2.塑膠塑號決定其燃燒特性;影響塑膠變形情形是烘烤大於水煮方式,且變形率與塑號塑形有關。3.時間與溫度都會影響塑膠之物理特性,尤其是長期冷凍與照光;而時間比溫度更會造成塑膠對水質與藻類的影響,尤其是長期受熱。研究結果呈現一份塑形密碼,提供大家在生活中適切使用塑膠食器;並可提供相關塑膠研究單位作深入之探討參考。

"葉"來YA有電---葉綠素電池

地球暖化碰上環境汙染,生活在二十一世紀的我們,幾乎天天都要面對PM2.5的難題,活動也受限於呼吸困難、不能外出。風力發電還是核能發電?是個大課題!身為小學生的我們也很著急。看到虎尾科技大學的教授與學生合力發明了葉綠素電池的報導,讓我們興起何不動手做做看的念頭。利用身邊隨手可得的植物葉子,萃取光合作用後產生的葉綠素後,透過適當的封存在自製的電池裡,讓它產生電力,連接在生活中常用的小電器,提供一般日常生活之所需,減少使用需要回收的電池量,隨手做環保。實驗中發現應用植物的葉綠素真的能發電!但是跟葉綠素多寡和天氣息息相關,如何萃取葉綠素?萃取後的封存方式是關鍵,可以決定電力的可利用情形,也是本實驗的課題。

「炭」索秘密

木炭是大家烤肉時常常使用的燃料,它具有便宜,溫度高,時間久的特性,但要使它一下子點燃也需要費一番功夫,因此針對上述缺點,便有業者推出快速炭,基於我們對快速炭的好奇,於是展開了木炭與快速炭的探討研究。我們經由資料的蒐集以及實驗室內一步一步的實際模擬,逐漸解開了我們心中對快速炭的困惑。從這次的研究當中,我們了解到燃燒的原理,以及快速炭的可能成份是木炭、黏著劑、硝酸鉀助燃劑。而在自製快速炭的過程中,我們也發現當漿糊、木炭、硝酸加的比例為4:3:1時,成形及燃燒的效果最佳。從這次的研究中讓我們了解:一種新商品的研究與開發是相當的不容易,必須要盡善盡美才可以受到消費者的青睞。

從彰化台中地區探討十二年來的颱風

一天下午,我踏著輕快的腳步邁向歸途,忽然感覺到風聲比平常大,鄰居的李伯伯在窗戶上加了木條,對面的百貨行老闆把招脾卸下來。晚上,氣象報告播出輕度颱風的消息,並發出了警報,要大家做做好防颱工作。隔一天早上,教室裹面一團哄,見同學們正在討論這次颱風在北部肆虐後的災情,女同學聽了個個花容失色,又驚嘆不已,而人家心中也在慶幸中部地區又是一次有驚無險!這時老師走到門口,幾位同學圍了上去,談了一些這一次颱風的問題,但始同學們興趣仍然很濃,一問再問,老師只好做很簡短的解答。我們要知道颱風發生的原因,它的行徑,怎樣防止它所帶來的災害等,一也得要深人的探討它才能解決心中的疑難。今年已有三次颱風侵襲過臺灣,但每次中部地區的災情都沒有南、北部嚴重,這引起了我們的興趣,所以老師也很願意利用暑假,輔導我們探討颱風的問題,於是便展開搜集資料和計畫工作。

別有「洞」天

清白招潮蟹的弧塔不像其他種類的招潮蟹建築的煙囪那麼堅固,當潮水一來清白招潮蟹的弧塔就會坍掉,退潮之後,公的清白招潮蟹又開始重新堆積弧塔,所以清白招潮蟹花時間與力氣去建造弧塔一定有牠的道理。根據我們的實驗結果,製造特殊弧塔造型洞口是公的清白招潮蟹才有的行為,他們製造弧塔的原因是為了要有自己的領域,清楚的劃分出防守的區域,牠就可以安心覓食或是專心吸引異性,所以弧塔與公清白招潮蟹的求偶行為也有些關係,弧塔的方向不會隨著時間不同而改變,並且弧塔的方向並沒有一致性,因此我們判斷弧塔的形成與太陽及風向無關。經由我們以發泡劑製造出洞穴模型比較得知,弧塔內的洞穴在長度與孔徑上比一般洞穴稍大些,但在形狀上並沒有明顯的差異。

數學習作再深究--有趣的組合和排列的差數

六年級上學期的數學習作業,談到了黑珠、白珠的排列差數,和圓周上取若干點,可連成幾條線的問題,都非常有趣。我們想:如果把黑珠、白珠的排列變成立體,相差的數目,有什麼關係呢?在圓周上取若干個點,能連成幾條線的問題,改變成能連成幾個三角形、四邊形、五邊形,那會產生什麼結果呢?由於好奇心,引發了我們研究的興趣,於是在老師的指導下展開了研究工作。

黃金變黑金-碳化稻殼對農作的效益

「稻殼」是「稻穀」經過打穀後遺留下來的廢棄物,我們將稻殼進行低氧燃燒形成「碳化稻殼」,並探討利用「碳化稻殼」對於農作物種植的影響,藉由觀察青江菜的生長情形了解碳化稻殼影響土質與作物生長的狀況。 實驗過程可以分為以下五點:(一) 種植前混合土氮磷鉀、導電率、含水量及pH值測試。(二)種植青江菜。(三) 青江菜生長的觀察紀錄。(四)收成青江菜並測量其重量、高度、葉片數。(五)種植後混合土的PH值檢測。 實驗結果發現,在碳化稻殼與土壤體積比例1:3的混合土中,種植出來的青江菜生長的最好,碳化稻殼對土壤的導電率、含水量有影響,但對氮磷鉀、pH值影響不明顯,且發現碳化稻殼在適當比例的調配下,對植物的生長有明顯的幫助。

分身有數─數列排序對「和」的貢獻值探討

本研究源自建中100學年度科學班甄選數學科題目,原題只求「和」,本遊戲加入了「÷」和「餘數」,使解題過程多些難度與驚奇。 我們發現數列元素依排序對和的貢獻值呈對稱性,兩旁的貢獻值最小,中間的貢獻值最大,且數列中的各元素對和的貢獻值與巴斯卡三角形出現奇妙的巧合。 「路徑分析」證實了數列各元素對和的貢獻值[ar]=C_(r-1)^(n-1)是正確而非巧合,同時也提供變形數列(ㄇ型、環型與面型數列)簡易而快速地計算貢獻值的方法。 解開了數列排序對和的貢獻值通式,同時也解開了「分身有數」遊戲的奧秘,原來當「n-1」為質數時,除了首項與末項外,其餘元素對和的貢獻值都是該質數的倍數。

氧氧得意──蔬果的抗氧化能力

在現在的生活中,「抗氧化」一詞常出現在推廣某些蔬果的介紹上,就連食品或保健產品的廣告也常用「抗氧化」作為號召,我們想了解到底什麼是「抗氧化」,以及是否有必要花錢購買這些「抗氧化」產品。人體需要抗氧化是因為體內會產生自由基,自由基具有極強的活性,會攻擊周圍的細胞造成傷害,也會攻擊DNA造成基因的突變,或是與其他物質反應產生毒素,這就是所謂的「氧化」。我們利用硫酸亞鐵加雙氧水,模擬體內產生氫氧自由基的情況,在沒有加入抗氧化物的情況下,氫氧自由基會幫助雙氧水分解成水和氧氣。在加入一些易取得的蔬果汁後,大部分都能發揮抑制的作用,減少氧氣的產生,證明了這些蔬果能減少氫氧自由基對細胞的侵犯,達到「抗氧化」的作用。