全國中小學科展

國小組

天地一沙間

學校旁的公園正在整修,一堆堆沙土整齊的排放在公園裡,像一座座小山一樣,每座沙土的堆積層坡面與水平面之夾角(我們稱之為斜坡角度),看起來似乎都一樣,令我們很好奇,爬上沙堆,用腳尖踢一踢,凹進去的洞又被斜坡上的沙土給填滿,所形成的角度好像還是一樣,這個有趣的現象,讓我們想了解每座沙堆形成的斜坡是否都固定同樣的角度?我們選擇比較容易取得的材質-鹽巴,在固定的高度下灑落數次,發現形成的斜坡角度大約 40°,但因為鹽巴容易潮濕,所以改用細貓砂做實驗,發現貓砂所形成的斜坡角度大約是 35°,又由不同的高度,不同斜面實驗去比較斜坡角度,結果也約為 35°,於是再進一步選擇不同材質的顆粒,例如:細砂糖,西米露,魚飼料,綠豆,黑豆做實驗。最後我們發現同一材質的顆粒會形成差不多的斜坡角度同一材質的顆粒會形成差不多的斜坡角度,而且決定斜坡角度的主要因素與材質本身相關。

我們吞的是「塑膠」嗎?

本作品基於一段網路流傳「吞服膠囊發生危險」的報導,引起我們的研究動機與興趣。膠囊不只是眼見像塑膠製品,觸感更像,那麼它真的是塑膠嗎?因此我們決定先行探討膠囊的可能成份,並藉由一連串的實驗,尋求膠囊的特殊性質,從實驗結果中,尋找吞服膠囊最好,最不危險的的方法。是的,我們都找到了!

流水的「傑作」~探討河道中曲流的形成及其影響

本研究藉由學生對大自然中河流的現況感到好奇,透過實驗了解曲流的形成,並探討曲流對河道的影響,提出改善曲流對河道沖刷的方法。 實驗探究發現:河道坡度和寬度、水流量大小、流水沖刷時間及泥沙顆粒大小都會影響曲流的形成。河道坡度、水流量及泥沙顆粒越小或過大時,都不易出現明顯的彎曲水流。也發現寬度越大、坡度適中、水流量適中、泥沙顆粒0.42-1mm或1-2mm、再加上沖刷時間越久,曲流越容易形成。 實驗中發現彎曲度較大的曲流或是曲流位在坡度較大的河道中,曲流對河道沖刷的影響特別大。 最後發現在曲流凹岸設置防護措施,可以明顯減少泥沙被侵蝕的量,也可使水流改變流動的路線,不但能改善曲流彎曲度避免擴大,還能使原本彎曲的河道慢慢變直。

首「麴」一指-天然無毒指甲油

以圓、長、紅、黑糯米萃取紅麴色素製成天然指甲油。自製紅麴色素主要吸收峰波長425nm,紅糯米色素收率最高9.25(mg/g)。紅糯米經55天發酵,色素萃取率1.55(g/100 mL)最高,最佳萃取條件:乙醇濃度85%、紅麴樣本:乙醇1:10(g: mL)、20小時萃取、溫度60℃,萃取環境中、弱酸性時,紅麴色素萃取率不受pH值影響,自製紅麴pH值皆4,不易生橘黴素是無毒色素原料。自製指甲油最佳條件:玉米澱粉(催化劑)加100 cps矽油比例1:3(g: mL),添加1%明膠(塑形劑)、1%海藻酸鈉溶液(薄膜形成劑)、5%紅麴色素,指甲油乾燥時間短4分,長糯米指甲油明度最高L值45.98,經摩擦試驗後,圓糯米指甲油色素附著力最佳,色差值△E 2.71。自製紅麴指甲油成本低5.95(元/ mL)天然無臭又安全。

台灣的皮膚

動機: 因為看到校園內塵土飛揚、光禿禿的土地,我們興起了綠地鋪設、重拾往日美景的想法。決定將研究主題定為「台灣的皮膚」-即台灣的原生地被植物。目的:研究與移植台灣原生地被植物, 以尋找自然、美麗、又容易維護的地被栽植方式。研究結果:觀察發現:土壤改造區台灣原生地被植物成長情況比較好;經過移植引進的鋪地效果好又快;台灣原生地被植物漂亮的小花和果實,吸引昆蟲來這裡活動;舖種台灣原生地被植物的土地不太需要澆水。結論:十二種台灣原生地被植物,在改良的土壤上都生長良好。土壤改造可以使植物生長得比較好。台灣原生地被植物會開花、會結果,使整個草皮變得十分美麗,而且會吸引蜜蜂、蝴蝶和昆蟲來覓食。

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。

拼乾淨e 起來

抹布在家庭廚房中扮演著重要角色,幾乎每天都會用到,甚至接觸到我們吃東西的手和吃飯的碗盤、餐桌,而抹布的種類也很多,每種都具有不同的產品特色,以吸引家庭主婦去購買。傳統一般抹布無法將油污清理乾淨,必須配合清潔劑使用,甚至擦完油污還需用大量清潔劑去清洗抹布,相當不環保,於是市面上開始出現一些強調去污力強,好擦好洗,免用清潔劑的『魔布』產品,由於價格高於一般抹布1-3 倍,因此我們想要探討各種品牌的抹布在家庭主婦所需求的吸水性佳、去油污力強、不留棉絮及水痕、不易滋生細菌等特點,各方面是否如產品包裝上所標榜的那麼好用。依照我們選擇的五種抹布進行各項研究結果發現:一、傳統抹布材質是棉布或嫘縈棉,但目前市面上出現的新產品大多是強調超細纖維或開纖纖維,只有一般棉纖維的十分之一。二、纖維愈細吸水性愈佳,去油污能力愈強,以抗菌抹布吸水性最佳,3M 魔布去油污能力最強。三、纖維愈緊密愈不易掉棉絮,也較不易留下水痕,以抗菌抹布最不易掉棉絮也最不易留下水痕。四、抹布沾到污漬應立刻清洗,否則污漬卡在纖維上就不易清洗乾淨,小熊抹布纖維織成的表面積較大,污漬卡在上面非常明顯。五、抹布要洗淨晾乾才不易滋生微生物,3M 魔布較不易滋生微生物,而抗菌抹布加了抗菌劑更不易滋生微生物。六、抹布的選擇依據不是價格或強打的廣告商品,而是依據用途選擇抹布,做家事才會更有效率。

消失的祕密

由於人類太依賴塑膠產品,於是對地球造成極大的危機,如何減少地球上塑膠產品所占的空間是當今人類必須面對的最大課題;不然很快的,地球便被人類生產的塑膠製品所佔據。生物便缺少空間可以生存。所以,我們必須共同努力,往如何來解決我們人類所製造出來的垃圾尋求問題的解答,雖然可以把這些塑膠製品採用焚化、掩埋等等的方法,但也沒辦法完全解決這個問題。於是乎我們想到,若可以找到一種天然的方式來溶化塑膠,那不是很好嗎?於是,便開始了這次實驗的想法。\r 在老師的提醒之下,我們想起在五年級下學期的自然課中有一個單元正好談到酸與鹼,於是我們想到天然果汁的原汁是否能溶解人造塑膠?可以溶解到什麼程度?還有沒有更好的東西來溶解塑膠?我們設計一系列的實驗來證實天然水果的原汁可以融化人造塑膠,並試著找出更快溶解塑膠的方法,期望能運用在實際的生活上。

新花朵朵開─直角三角形三邊上的圖形面積

談到畢氏定理時,大家都會想到:如果一個直角三角形的2股為a和b,斜邊為c,則這3個邊長具有a2+b2=c2的關係;而且,以這3個邊為邊長,所畫出來的3個正方形,斜邊上的正方形面積等於2股上的正方形面積之和。然而,不只正方形如此而已,有很多形狀的幾何圖形,也都具有這樣的性質:以直角三角形的3個邊長為其中一邊或直徑(半徑),在其斜邊和2股上所畫出來的3個相似幾何圖形,斜邊上的圖形面積也會等於2股上的圖形面積之和,就如同以直角三角形為中心,開出了千變萬化不同的花瓣一樣。

大放異彩

為配合國家產業發展及綠能節能環保政策,我們提出此一作品:『大放異彩』,試圖藉由所學的「色彩變變變」及「燈泡亮了」此二單元,來進行有關發光二極體 (Light Emitting Diode, LED)之混光的研究。經由本作品的研究成果,可以發現到:當我們在各三原色光 (R、G、B)之LED各別以不同電流予以驅動時,便可以混出各種不同顏色的光。若分別在R、G、B之LED通以適當的電流,就可以混出白光。如此,我們就可以將其應用在照明使用上。由於LED具有節能省電、壽命長、體積小、環保、響應快、抗震動等等優點,對講究環保節能的今天,著實為一相當良好的照明元件,其可用於照明、汽(機)車燈、交通號誌、資訊看板、液晶面板、數位照相機、數位攝影機以及醫療用燈等領域上。