全國中小學科展

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國小組

因緣際繪

這次科展是觀察地板磁磚的拼貼方式而得到的靈感:是否存在一種方法可將磁磚封閉區域內的正方形數量算出?先簡化題目,從最小的封閉區域-對角線算起,發現對角線經過的格子數與長方形的長、寬和長、寬的最大公因數有關。再把封閉區域變大,為找出規律,將區域內的格子分紅、藍、黃三部份討論,並把這三部份格子數相加所得的算式,整理成簡潔公式。隨著封閉區域變大,我們用同樣方式觀察,推導出許多類似的公式,巧妙的是公式間也有規律,可彙整成一個完整公式。最後運用逆向思考推導出適合任何情況的T公式,讓研究結果從特殊化變為一般化,適用範圍更廣泛。將此公式帶入長方形的長寬以及封閉區域起點終點移動的距離,就能算出封閉區域的格子數。

天然小燒包

文明和科技為人類帶來便利的生活,相對的也製造許多污染。設法找出最反璞歸真的暖包,就成為驅使我們進行這個實驗的最大動力。要做出最反璞歸真的暖包,需要的材料必須容易取得、保溫效果要好,還能重複使用。我們找出使用適量的黃豆,加上保暖性高的布料,配合家庭必備的微波爐,就可以簡單的製作出好用的暖包。這個實驗包括國民小學自然與生活科技課程南一版第一冊第二單元「物體受熱的變化」、第八冊第一單元「熱與我們的生活」,以及國立編譯館第十冊第二單元「物質受熱的影響」,還有南一版第八冊第四單元「永續家園」的內容,也讓我們將所學實際從實驗中驗證。

迷路之音─腔體共振減噪的研究

本研究主要探討開口管自然頻率的聲音在腔體共振後產生的減噪效果。我們利用穿孔管及密閉腔體自製共振減噪裝置,針對不同的變因設計實驗來驗證,研究結果如下:一、形成共振減噪須滿足條件為:(一)穿孔管長度為欲消除聲音波長的二分之一;(二)最佳開孔位置與入口端腔壁需距離四分之一波長;二、當腔體共振減噪時,開孔數量越多,減噪率越高,有效減噪頻率會越接近自然頻率;三、在最佳開孔位置前後端另外開孔,可同時增加自然頻率附近的減噪率,擴大有效減噪範圍;四、多位置開孔時,孔距對孔徑比為7:3,有最佳減噪率;五、密閉腔體容積會影響減噪效果,容積越大,減噪率越高。

鋁箔燒烤知多少?

一則『鋁箔包加味燒小心鋁中毒』新聞,激起我們想更加瞭解鋁、鋁箔紙性質;首先(1)應用課本學過的方法做實驗、觀察、並比較出鐵和鋁性質差異,進一步瞭解鋁箔性質(2)我們改良多種方法,才驗證出鋁箔皺摺和光澤,會影響傳熱和保溫,其中傳熱實驗我們以鋁箔直接包冰塊加熱,測融化水量的方法,最容易測出結果;我們再利用此包冰塊方法輕易驗證出(3)鋁箔包內含空氣食物烤熟的較慢,並驗證出(4)食物包在鋁箔內,切割後燒烤較容易熟;最後(5)我們用鋁罐、鋁箔自製成的容器,裝各種調味料溶液,加熱燒烤觀察,發現鋁在酸性甚至在鹼性溶液中,很容易生鏽,而含糖類調味料最容易燒焦;由以上各實驗我們結論出,一些食物包著鋁箔燒烤較正確安全的方法。

小鼠不思議—刺激反應行為模式

用迷宮探討小鼠脫困、學習記憶、好奇冒險、同伴行為等反應,歸納刺激—反應行為模式,發現:一、小鼠感官敏銳,能分辨聲音、食物氣味及明暗差異;食物氣味與黑暗環境能誘惑小鼠脫困迷宮,聲音可驅趕小鼠,強光降低小鼠活動力。二、小鼠經1-2天學習訓練,成效就不錯了,但記憶力大都不超過3天,負增強學習成效優於正增強,所以捕鼠籠要常換位置,因鼠類很快就學會避開捕鼠籠了。三、小鼠冒險心低,迴避危險環境,透過新奇物品和食物可強化冒險心,好奇心高,對新奇物品具有探究特性。四、小鼠獨來獨往,不太會一起出迷宮,鼠性自利,但陷阱實驗,救食物也救同伴,具有道德觀,有時會躲在陷阱裡,減少櫃子、箱子等躲藏物,應可減少鼠類出沒。

我想把顏色變不見

老師教我們製作由紅、橙、黃、綠、藍及紫等比例六種顏色,組成的牛頓盤快速旋轉後會變成白色,但同學們所製作出來的牛頓盤沒有一個可以變成白色。我們想找出原因,由分析同學的牛頓盤開始,依顏色材質、尺寸大小、顏色排列及顏色比例等做實驗,結果發現使牛頓盤變白色要加一靛色,七種顏色等分,但必須要較淡且柔和的紅、橙、黃、綠、藍、靛及紫色組成,或者也可以不等比例的顏色組合,其比例必須以三稜鏡做光譜色散實驗,量算出各顏色所佔的比例,依其比例和顏色製作牛頓盤,快速旋轉後一定會變白色。製作牛頓盤所用的顏料以可調配的廣告顏料和水彩最好的選擇。

臥虎藏龍-紅邊大龍蝨生態行為之研究

紅邊大龍蝨屬於完成變態類的水中甲蟲,幼蟲期為三齡,其幼蟲性情兇猛俗稱水老虎(water tiger)。成蟲為肉食兼腐食性,主要是靠嗅覺來搜尋食物(屍體),且搜尋能力雄蟲>雌蟲,是為食屍性分解者中很有效率的清道夫。活體餌料中,紅邊偏好吃食的順序分別為蝌蚪﹥大肚魚﹥翻轉螺﹥福壽螺。餌料的震動及水溫的升高皆能增加紅邊搜尋食物的速率。紅邊是陸海空三棲的水生昆蟲,對環境忍受度很高(溫度耐受度在6℃~35℃之間;鹽度耐受度在10 ppt以下;酸鹼值容忍度為pH3.0~pH11.0之間;濁度、水中溶氧量不受影響),可當作嚴重汙染的生物指標之一。雄雌成蟲皆會分泌的乳狀淡藍色液體會導致獵物麻痺、痙攣進而游速變慢或昏迷,可能對於水中脊椎動物的神經系統有不良的影響。

「紫爆」不助我!--環境中細懸浮微粒(PM2.5)的偵測研究

球表面覆蓋範圍約一千公里的大氣,而大氣中的PM2.5(氣膠的一種)在生活中或許不容易讓我們發覺..... 然而卻時時刻刻都漫佈在我們的生活週遭,並成為我們呼吸空氣的一部份,嚴重影響到我們生存的環境及生活品質,甚至讓我們的健康受到威脅,此研究以LASS開源公益的平價Ameba與LinkIt one開發板及G3 與A4感測器所組成的感測裝置進行PM2.5的偵測。研究結果:(一)LASS監測PM2.5濃度的作法適合運用在對地球環境的了解與調查,(二)新北市新店區的PM2.5濃度比彰化縣大城鄉來得低,(三)不同距離馬路位置(遠近、高低)PM2.5的濃度有差異,(四)空氣流動會影響PM2.5的濃度,(五)N95口罩防護PM2.5的效果最好,(六)意識到力行環境保護的重要性。

水來土掩—毛細、入滲與黏滯度

日常生活中,我們可以看到許多不同種類的土壤,土壤也與生活息息相關。因此我們利用簡單的器材,進行了砂子、陽明山土壤、泥火山土壤及黑壤的毛細現象、入滲現象和黏滯度實驗,比較四種土壤的特性,發現不管是黏度,或是最大靜摩擦力,數值最高的都是黑壤,其次是泥火山土壤、陽明山土壤,最後則是砂子。這樣的特性,讓我們瞭解平時要盡量避免踏入溼黏的泥土,以免腳陷入土裡造成困擾;練跳遠之前也必須將遇水後變硬的砂子挖鬆,以免危險。

綠色建築環境因子之研究

本研究主要要提升校園及社區綠色建築生活環境因子,依費氏數列奧秘,研究植物葉序的自然玄機,用以了解太陽光能營養植物成長能。依費氏數列奧秘得知,許多生物外部形態構成測量數,後數據減(或除)前數據,其間有—自然性正相關,且其間有恆等式產生,測量準確度很重要,葉柄、葉間距、葉面積,正逆旋轉90°、180°、270°、360°其間葉序重複關係,均有奧妙知識,為一項值得再深一層研究的價值。依風水法則提供學校居家軟硬體結構,不如法的規劃,提升綠色生活品質。且藉此研究期間,建立校園及社區同心家園庭園植物基因庫資料。以便全校師生導覽解說,社區民眾認識居家附近植物生態,加強環保生態保護知識。