全國中小學科展

國小組

揭開〝數〞的神秘面紗─不同數字組合及其運算關係

本作品是以1~9的9個數字為主軸,藉由數、數字和與數字根之間的關係,探討不重覆使用1~9的九個數字,把它們分成不同的幾組數,使其中的一組數會等於其它組數相加、相減、相乘、相除的結果等趣題。

鯉魚怎樣躍龍門

"拜託!拜託!各位父老兄弟姊妹,請將神聖一票投給xxx…."奇大的喇叭又打斷了老師的講課,有時一節課接連五、六部競選宣傳車,呼嘯而過難道誰的嗓門大,誰教的多,就會當選嗎?過了投票日,我們又得洗刷滿街滿牆的宣傳海報,難道不製造髒亂就不能當選嗎?這些值得我們研究!研究!

有趣的光雕秀—探討浮空投影的效果

本研究探討透明度、不同形體及比例的投影器模型對浮空投影效果之影響;應用最佳比例的模型,瞭解改變投影來源、光線環境、圖片背景色,及盛裝透明液體,對浮空投影效果之影響。實驗顯示:裁切透明的小型保特瓶瓶口,放在手機上,即可呈現浮空投影的效果,以透明、平滑、下方開口小的瓶口投影效果較好。用透明膠片製成每面下底邊長1.5cm、上底邊長7cm、高4cm的梯形所組成的四面柱投影器,再以此最佳比例依投影螢幕寬度等比例放大,就能放在不同投影來源上,成像效果良好。在室內不開燈環境下,浮空投影效果最佳。投影圖片背景色為黑色最能突顯投影主體,投影效果佳。投影器有無盛裝透明液體,成像效果差異小。因此,善用生活中物品,即可讓影像立體化。

「環」「環」相扣

本研究主要探討為何『旋風霹靂環』能一直旋轉的原因,我們仔細觀察旋風霹靂環的構造,發現由六個小環與一個大環所組成。研究中我們設計「小環發射器」來控制好實驗力道,利用紙粘土來「自製小環」來控制好實驗變因,使用自製測圈法來測量「旋轉圈數」,製作「木棍測摩擦力實驗儀」來測量小環內圈的摩擦力。實驗結果中我們發現重力、摩擦力與力矩是影響小環旋轉的主因。而造成小環旋轉快慢的因素有:小環的(內徑大小、內徑材質、重量)與大環的(材質、粗細)。影響小環下降速度的因素有:小環的(內徑大小、內徑材質、重量、形狀)與大環的(傾斜程度、材質、粗細)。

袋我進入折折稱奇的世界

日常生活使用的紙袋看似平凡,大家都不會去在意。無意間,看到教室角落裡有一箱的紙袋,產生我們的好奇:奇怪!一張紙怎麼可以折出大大小小不同的紙袋呢?於是帶我們進入紙袋的探索世界。 從市面上的紙袋中,我們可以分類找出影響紙袋大小的因素,取決於紙袋黏貼處的大小、寬的大小,以及底部的腰長大小,這些因素都足以影響紙袋的體積、各面面積、表面積與形狀,而且不是任何比例的紙張都可以折成正方體。 同時也透過逼近法與遞減法求算,來觀察體積、面積、表面積的變化,發現到底面正方形紙袋的體積都不是最大,而且在遞減法中,發現各組面積差的差跟我們選擇遞減的數是有平方的關係。其中體積最大是第29組,長寬比為70:18的紙張,表面積最大是第41組,也在我們製作的長、寬、高立體模型中,觀察到各組最大體積長、寬、高變化的兩兩關係,呈現出一定規律的曲線,且三者的關係呈現出奇特的分佈。 透過我們的研究發現,市售鋁箔飲料包裝的體積都不是該包裝的最大體積,沒想到日常生活中隨處可見的紙袋,竟讓我們誤闖入這折折稱奇的紙袋世界。

四兩撥千斤

在鄉土教學課時,利用各種空罐所做的高蹺,與數學課所學的各種空心柱很類似,因而引起大家研究各種不同形狀空心柱的興趣,期能深入探討:一、不同形狀的空心柱與其〝承受荷重能力〞的關係?二、如何增強空心柱的〝承受荷重能力〞?經以粉彩紙製作正三邊形、正方形、正六邊形及圓形的中空柱體,並比較其在各種不同條件下的〝承受荷重能力〞,發現:一、在相同條件下,以圓柱的〝承受荷重能力〞最大。二、使用〝加強肋〞可以增加〝承受荷重能力〞。根據實驗結果,中空圓柱體具有〝以最少材料承受最大負荷及容易製造的特性〞,此外,利用〝加強肋〞亦可以增加結構強度及較實心柱體大幅節省材料,故常被應用在日常用品及工業產品的製作。

Mini清新立大功

空氣汙染議題越來越受到重視,校園裡因空氣汙染紫爆而戴上口罩來上課的同學也大增,引發我們想多瞭解PM2.5被濾材過濾的效果並自行製作空氣清淨機。藉由撰寫Webduino與 Smart開發板程式積木、PM2.5微粒感測器、雷切木板及口罩濾材,組裝成一個可以監測PM2.5數值且具有清淨功效的桌上型空氣清淨機,成功的改寫程式讓google試算表可自動產生所測得的數據,並找出經濟且有效用的濾材。 市售的SHARP清淨機HEPA濾網及3M立體靜電濾網經過測試其過濾效果佳但卻昂貴,我們因而想要自製活性碳與奈米碳塗層,自製的奈米碳塗層過濾效果比SHARP及3M的濾材還要好。 進一步改良桌上型空氣清淨機並創新製作迷你可攜式型,運用3D列印機印出外殼,設計了各種造型輕巧、方便攜帶且過濾效果佳的機型。

風「聲」「Hz」唳-不同桌球旋球驅動球桌基頻振動之研究

從不同旋球撞擊球桌的聲音會有差異,利用發球機進行桌球選手的實測,發現選手分辨不同旋球之撞擊聲與年齡及練習時數有關。 我們將錄製的撞擊聲經過Godewave及Origin進行頻譜分析,發現球桌振動的基頻有133Hz、153Hz、180 Hz、200 Hz,並判斷音色及音高略有不同。 我們試著找影響球桌基頻振幅組成的原因,測量了不同的球速、飛行距離及球桌角度的撞擊聲,發現正向力不同及撞擊位置不同,也會影響球桌基頻的驅動,但發現並無絕對關係。最後量測球桌邊長,利用公式v = f×λ代入計算,發現基頻與球桌特徵長度相符,並且推論旋轉方向與特徵長度方向為平行,可得之兩者有顯著關係。

翻轉卡片及翻轉盒展開圖之探討

本研究目的旨在分析翻轉卡片、正立方體翻轉盒及三角形翻轉盒,並進一步設計出展開圖,應用電腦軟體切割照片貼在展開圖上,列印後再組裝成翻轉卡片或翻轉盒,可透過翻轉動作一直變換不同照片,成為展示照片的有趣商品。結果發現,翻轉卡片可展示四面照片,本研究設計出A4尺寸正反面的展開圖;而正立方體翻轉盒由8個方塊組合而成,連接線位置不同共產生8種翻轉類型,其中以「型2-1-1」可出現六面為最多,而且操作翻轉易回第一面,以座標位移、旋轉方位及動用到的連接線三種方式證明「型2-1-1」類型可以回到第一面;此外,也分析單一正立方體的11種展開圖及三角柱的23種展開圖,挑選出適合的展開圖,設計出正立方體翻轉盒及三角形翻轉盒的平面展開圖。

登風造極

去年九月二十四日是個風和日麗的好天氣,學校舉辦了校外教學,到了科博館之後,我們這一組最感興趣莫過於「空氣魔術師」了,那是一台會吹風的機器,你要把放在一邊的皮球拿起來,並放在出風口上,接著球就會漂浮在空中。回家之後,一次偶然機會,打開電視恰巧看到Discovery頻道正在播映一位新加坡籍建築工程師的研究,內容大約是工程師正在蓋高樓,但大樓卻莫名倒塌了,他非常沮喪,直到他妻子問他你為什麼不去找出原因,他恍然大悟,開始研究大樓倒塌的原因,原來是風所造成的,為什麼他所設計的大樓無法承受強大的颶風呢?看完之後我們就想到何不用依據這個主題來做實驗呢?在我們得到老師的協助之後,就開始了這次的實驗。