全國中小學科展

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潮間帶的連體蜈蚣—陽燧足之觀察與研究

陽燧足是一種生活在低潮帶的棘皮類動物,有五隻帶有硬棘的腕足,以生物的屍體、殘渣和有機物為食。平常都是躲在石縫、石洞中,會露出兩、三隻腕足在水中隨意撈動,讓牠們不用出縫也可以覓食,但在嗅到腥味重的食物時,就會爬出石縫。對較大的食物,會用腕足勾進口器;較小的食物,則用腕足底下的管足吸附、運送。陽燧足雖有再生能力,但僅在腕足橫切面上會再生,身體的部分只能癒合,無法再生,斷裂部分的腕足只會變粗,不會增長,而再生的腕足成長速度會較正常腕足快,讓五隻腕足最後還是能呈現接近等長狀態。雖然陽燧足是一種很常見的生物,但卻可以在潮間帶中擔任清潔者的工作,也是一種我們容易親近並了解的生物,值得大家去觀察與認識。

滾滾滾─滾出道理和應用

零錢會滾動,輪子也會滾動,日常生活中許多物品都會滾動。透過滾動的研究和實驗,我們發現圓的物品都可以滾動;重量、直徑、長度、表面粗細不同的物體滾動的快慢也不一樣;有些物體在滾動時還會轉彎,例如杯子和雞蛋。從這些發現之中我們可以設計一個不容易滾到地上又好用的杯子。

層層相鄰、邊邊相護

蜜蜂在分泌蜂蠟築巢時,蜜蜂利用固定量的蠟,選擇了最佳的正六邊形來圍成最大的面積。本研究藉蜂巢為六邊形的圖形延伸了問題:「若有灰色及白色的六邊形多個,利用這些六邊形堆砌成一個蜂巢,最外圍的六邊形一定要白色,若現在要利用10個灰色六邊形堆砌一個蜂巢,能相鄰的最多只能有3個灰色六邊形時,最少需要幾個白色六邊形包圍?」我們利用蓋連棟別墅的手法,將每個組合當成一個基模,在最多只有兩個基模以角或邊相對的條件下,以增加外牆的方式來組合可能的類型,找出最符合需求的蜂巢模式;本研究希望經由這邏輯化的思考及解題過程,提供一個較經濟、有效率及減少失誤的尋解策略。

「澆」豔欲「滴」─簡易自動澆花器

為了防止旅遊回來花枯萎,我們開始製作節能自動澆花器,市面上販賣各式澆花器,但\r 價格昂貴,一次只能澆一盆植物,很浪費能源。\r 先測出植物每日的所需水量,並用棉線、毛線等方便取得的素材來製作,線條外面包保\r 鮮膜,改變線條的數量觀察流量的差別,並對影響水流量的因素作進一步的探討\r 一連串的實驗後製作了「短效型」、「長效型」和「長效改良型」三種澆花器,「短效型」\r 需運用保鮮膜包一條毛線,他適合用於短期出遊;「長效型」運用到吸管及保鮮膜包五條毛線;\r 「長效改良型」則將吸管改為塑膠管。常忘記澆花的人們,「長效型」及「長效改良型」是很\r 適合的,三者都只要用容易取得的素材就可以做出,解決了生活上的困擾。

影子下的秘密-探討光影與投影面的關係

這次的研究主要是在瞭解利用改良太陽觀測器和製作改良式日晷的過程中,分析出太陽所產生的光影和投影面之間的關係。對此其研究過程可分為三個階段:第一階段是從改良課程中所使用的太陽觀測器,因而開始收集有關日晷的型式並分析原理、比較後選定赤道式日晷儀做為實驗用之標準日晷。第二階段是以標準日晷的操作條件下,畫出一年之中太陽在天空運動的軌跡,以這軌跡做為其他型式日晷的投影依據。並在定性的條件下,找出不同地區的太陽軌跡,對不同的曲面所形成的投影樣式,以這個結果來做為改良日晷的重要依據。第三階段便是將數據所得到的規律性,試圖發展出所有地區皆適用的全區式日晷,製成模型並測試。最後再從前面三個階段所得到的原理、原則與模型成果,希望能從瞭解太陽軌跡與投影面的關係中,發展出更為多樣化的觀測工具。

我挖!我挖!我哇哇哇!探索中港溪長期水質變化的秘密

中港溪的河道結構由上游到下游分別是天然河岸、生態工法石頭堆砌的低度治理河岸和特別加高、強化護岸、由鋼筋塊泥堆砌的高度整治河岸。根據環保署水質監測資料選取田美大橋、三灣大橋、平安大橋、東興橋和中港溪橋,作為觀測地點,調查汙染來源,結果發現中港溪流域的水質上游較下游好,而下游的汙染來源包含工業廢水、畜牧及家庭污水。 2002及2003年因中港溪流域的竹南、頭份沿岸工廠數量多,造成嚴重汙染,2004年之後,工廠數量銳減,水質也明顯改善,但東興橋到中港溪橋的氨氮量仍偏高,顯示家庭污水的排放對水質有影響。當有河道或堤防整修工程時,河水的懸浮固體量就會增加。下游中港溪橋的水質變化會受雨量影響,降雨量較多的6~9月,污染指數相對較低;降雨量較少的11~1月,污染指數相對較高。

牛稠內古環境大搜密

我們的研究地點牛稠內是屬於新化丘陵的一部分,地方不大但隱藏著許多古環境的許多秘密。在研究中,我們有以下幾點發現:1. 牛稠內扇貝化石的分佈範圍在本地非常集中而且產狀具有相當規模,砂岩層上的扇貝化石完整度高且保存良好。2. 本地扇貝化石於砂岩層密集度高,但破碎度則在表土層及泥岩層較高。3. 扇貝的大量死亡成化石主要是環境的改變,而我們推想本地砂岩層變化為泥岩層可能是造成生存環境遭破壞的原因之ㄧ。4. 本地扇貝化石經GPS 定位,是往南延伸而非往西延伸,與六甲水流東產狀的單一性不太相同。5. 經簡單數學面積公式及台灣河流剝蝕率,大概可以知道未來會發生什麼事。牛稠內古環境,我們有很多的發現及疑惑,可再進行後續研究。

「陽陽」得意

因為操場地面不是水平面,我們利用以前學過的「連通管原理」的應用,設計製作一架「測試平台」,達到測試台的水平效果;又因為用黏土固定的竿子(鉛筆)是否垂直?我們想出「利用一對三角板互相靠在一起」,達到測試竿的垂直效果;自然課本裡「用拉棉線」的方式,來測量太陽高度角的方法,我們發現用力大小會影響高度角的準確度(因為竿子會歪斜),於是又想出「兩直線相交-對頂角相等的原理」的應用,不但利用廢物製作出操作簡單、準確度較高的「太陽高度角測量器」,並在校園裡設立「太陽高度角觀測站」,以利全校師生觀測分享。

陽陽陽,大家一起來抓「陽」

五年級上學期的自然課,老師曾經教我們如何觀測太陽的高度角,後來在看到百科全書上對太陽高度角的介紹之後,才知道原來這其中還藏有許多的奧妙之處,在和老師討論之後,開始了我們一連串的抓「陽」行動。經過實作比較之後,我們以立竿見影法中的太陽位置觀測板作為測量太陽高度角和方位角的工具。從民國 91 年 12 月至 92 年 7 月止,配合學校作息時間,每天共做五次的觀測紀錄。然後將紀錄所得的資料,輸入電腦,以 Excel 試算軟體,做出圖表,作為討論及分析、比較的依據。從其中我們發現:一、以立竿見影法測量的太陽高度角或方位角不同的原因有黏土在太陽下易軟化,牙籤會不穩,且黏土乾時,容易脫落、牙籤未垂直插入黏土中等。二、測量太陽高度角或方位角的方法大致上可分為目測法、窺管原理觀測法、立竿見影測量法等三種。三、同一個地點,不同時間,太陽的高度角或方位角會隨時間而有規律的改變。四、同一個地點,太陽的高度角會因日出日落時間的不同而有所改變。五、同一個時間,太陽的高度角會因太陽直射點或緯度的不同而有所改變。六、影響太陽高度角改變的原因有地球自轉、地球公轉、地軸傾斜的角度、地軸傾斜的方向等。

遇強則強的玉米漿

玉米漿是由玉米粉和清水泡製而成,是一種特別的流體,當玉米粉和水的比例達到3:2時,人在其上兩腳不斷輪流踩踏,玉米漿會變成像固態一樣堅硬而撐住人的重量,使人不下陷,但人若停止踩踏,玉米漿又會變成液態流體,人便會慢慢往下沉。如果玉米漿濃度未達該比例,則上述所有現象皆會消失。我們推測玉米粉的顆粒小,玉米漿流動速度慢,可能是主要原因。我們發現玉米漿能有效緩衝重物的撞擊,我們利用玉米漿「遇強則強」的特性,找出一個最佳的包裹雞蛋方式,保護易碎的雞蛋在不小心摔落地面時不會破裂。