全國中小學科展

國小組

風羽無阻─戶外低風阻羽球研究之初探

在球場缺乏的小學校園中,我們常看到許多同學在戶外打羽球,但打著打著,卻會因風力的因素使得球偏移難打。為此我們想研究,什麼造形的羽球與塑膠球能有較低的風阻,打起來比較不會受影響呢?我們嘗試了剪出各種造型的羽球與塑膠球,在室內營造出逆風、順風及側風的環境,測量它們受風後的位移程度,來瞭解什麼樣的球比較不怕風吹,並且在垂直風洞中驗證我們的實驗結果。我們得到的結論是,若想降低羽球的風阻,可以朝將球的重量加重、然後採對稱的剪法減少大部份羽毛面積這個方向去嘗試,未來還可加入改變羽翼直徑的做法來發展新型的羽球。

一筆來電─導電膠的探索與製作

我們想瞭解如何做出較市售成本更低廉、且材料容易取得的導電筆。在經過蒐集文獻並嘗試製作後,我們決定將目標訂為導電膠的製作。在嘗試幾種粉末導體後,發現石墨粉效果較其他金屬粉末為佳。我們也嘗試使用不同種類、不同比例的有機溶劑及膠類,發現聚乙烯樹脂(PVAC)製成的導電膠效果最佳,其次是保麗龍膠,且當石墨粉的量為4平匙時,膠的量約2~3克為佳。另外有機溶劑在實驗中會影響到粉末與膠的結合,溶劑量太少時,導電膠便無法形成易塗抹的膠狀。最後我們經過電阻值、導電照度、風乾時間、塗抹順暢度等條件,來選出我們製作出最佳的導電膠比例,比例為「石墨粉16平匙、甲醇16毫升及PVAC 20克」。

綠塑有「解」?探討不同菌種濃度對綠色塑膠生物降解之影響

綠色塑膠(Bioplastic)之誕生,看似解決塑膠難以降解的特性,但,其實際生物降解效果是值得探討的。為能有效推廣綠色塑膠之使用及降解觀念,研究選用易取得的納豆菌、蕈狀芽孢菌、枯草桿菌等農用微生物,進行對聚乳酸(PLA)、聚乙烯醇(PVA)、聚己內酯(PCL)等綠色塑膠之降解實驗,以探究不同菌種對各類綠色塑膠之降解情形,並篩選優勢之降解菌種。 研究發現,添加菌種後,各實驗組培養土酸鹼值由pH6.0降為pH4.5~5.5,並在降解過程中逐漸回升;其次,綠色塑膠在未添加菌種的對照組中亦有良好的降解情形,其中以PVA最佳;此外,實驗菌種中,以枯草桿菌對PCL及PLA的降解效果最佳,而枯草桿菌與培養土的最佳調配比例為3:11,故建議可將枯草桿菌混入培養土,以加速綠色塑膠之降解。

發現溪蟹桃花源—尋找南海溪蟹的秘密

校內有機農田裡有許多泥穴,老農告訴我們是螃蟹洞穴,經觀察發現是臺灣特有種—臺灣南海溪蟹。因鄉村現代化和汙染等因素,導致族群數量急遽減少。相關研究中,沒有南海溪蟹挑選巢穴和對環境需求等資料,期透過此研究了解牠築巢行為和巢穴構造及對環境的需求。 我們發現南海溪蟹巢穴:1.除棲居的彎曲主穴,還有逃生直穴;巢穴直通地下水層,提供逃生避難並保有水分。2.挖出的泥土會堆成小土堆,但交配時則將洞口完全蓋住。3.主要在夜間活動,為雜食性動物,吃巢穴附近的蟋蟀、蚯蚓、農作物及泥堆腐植質。 希望此研究能讓大家了解和認識臺灣南海溪蟹,避免渠道水泥化及水源汙染,以供臺灣南海溪蟹優質的棲息地,讓這個台灣特有蟹類家族持續穩定的繁衍。

光天化日,「鏡」然如此

本次研究主要是要把實驗從戶外改變到室內即可以進行,研究小組利用簡單自製儀器來幫助實驗研究順利進行。研究一中,利用便宜的光敏電阻(30元/個)的特性自製出光敏電阻管測儀,來測量比較各種不同燈炮與太陽光的照度,以找出可以替代太陽光的燈泡。研究二是利用透鏡組和凹面鏡來改良燈泡的平行光和照度情形。結果照度效果改善率高達87.01%,甚至還稍微超越中午時太陽光的照度。在研究三裡,利用三稜鏡分析不同燈泡所產生的七彩成像,並與太陽光做比較與探討。同時也分析不同顏色的LED燈泡,發現將紅、綠、藍三顏色的LED聚在一起能產生白光。研究四中,探討燈泡所產生的七彩成像是否會隨著光閘的數目、形狀或寬度而有改變,並與與太陽光做比較。發現燈泡和太陽光所產生的七彩成像情形確實不太一樣。研究五中,研究小組自行設計出水三稜鏡。不僅效果很好,而且還可藉由添加鹽巴、紅、綠、藍等色素來改變水三稜鏡的折射率與濾光效果。

埋雷奇兵

本研究探討在n×n的方格表中,置入f(n)個地雷,f(n)代表在n×n的方格表中,依掃雷方式進行後,能確保至少剩下一個地雷,所要置放地雷的最少個數。我們透過觀察、尋找關係、猜測、檢驗、證明及公式的探究過程,發現方格表邊長為奇、偶數是討論的關鍵,我們運用抽屜原理找出在n×n的方格表中,所置入地雷最少個數的公式並加以證明,結果如下: (一)若n為偶數(n=2k,k≥1),則f(n)=3k+1。 (二)若n為奇數(n=2k+1,k≥1),則f(n)=3k+3。 此外,我們也找到了 × 的方格表中,置放地雷的快速完成法及快速檢查法。為了更多人能了解埋雷遊戲及體驗我們的研究歷程,我們則在老師的協助下著手設計flash教學遊戲,希望能推廣埋雷遊戲及展示研究發現。

真滴,水不漏

我們為了改善學校水龍頭漏水的問題而展開一連串的觀察和研究,研究分成兩大部分一是了解學校水龍頭的使用情形與分析漏水的原因;第二是製作漏水防治器來有效減少漏水的情形發生。 研究結果發現學校水龍頭的水流量會隨著不同樓層、距離主管遠近、不同形式而有不同。我們利用自製轉角測量儀來了解同學轉動水龍頭的習慣,並製作水龍頭節水卡來減少水的浪費。在製作漏水防治器的過程中,為了提供止水皮足夠的力抵住漏水嘗試了許多材料,我們發現使用防水釹磁鐵加上塑膠螺絲、螺帽組合成可調式漏水防治器可適合不同水龍頭,測試後更確定漏水防治器可有效發揮作用。為了提高穩定性我們又採用3D列印的方式來製作防治器的零件,有效的增加組裝的精確度。

「蕨」處逢生-探討台灣山蘇花的孢子彈射機制與附生的歷程

從好奇台灣山蘇花(Asplenium nidus L.)生長高度為起點,了解它為鐵角蕨屬 (Asplenium)巢蕨群,能提供其他生物生長空間和營養。孢子囊細胞中環帶細胞平均19.4個,唇細胞平均3.2個,具長柄,分類上為較進化薄囊蕨類。孢子囊開啟角度達180度,甚至達225度,可反轉後彈回。一次彈回氣泡幾乎充滿環帶細胞,二次彈回氣泡數較少,符合第一和三類型槓桿,以費力省時方式進行孢子彈射。室內外生長箱測量孢子彈出時平均角度33.4度,推測加上風力可將孢子彈得更高遠,已測得附生高度達5公尺。孢子彈出後,僅附生植物莖0.1-0.2公分並容易掉落,顯微觀察對附生植物影響小。這些適應環境和利他的方法和智慧,值得效法和學習。

化作春泥更護花

前幾年常見本縣林內鄉居民為了反對焚化爐興建而抗爭的新聞。雲林縣面積狹小,資源有限,在垃圾處理用地取得不易的情況下,垃圾問題將成為我們最大的困擾。為減少環境的污染及減輕掩埋場及焚化爐的負擔,除了資源回收外,落葉、廚餘回收製成堆肥,是垃圾減量最簡便的方法,也可以降低垃圾清運的成本。本組結合課本所學深入運用於生活中,希望藉由對落葉廚餘堆肥方法探討的過程,讓學生在實際操作與觀察中,建立學生對落葉的新認知,感受樹葉生命過程中的喜悅,並擺脫掃落葉即是掃垃圾的想法,進而積極的讓落葉回歸自然界,進行物質循環,並利用落葉堆肥實現「化作春泥」,體會化腐朽為神的效果。

龍潭湖Say:魚類與棲地生態環境關係之探究

為了解龍潭湖之優養程度,本研究運用宜蘭縣環保局之”宜蘭縣流域污染源管理及污染削減計畫”在龍潭湖進行監測的資料,以卡爾森指數分析評估龍潭湖優養程度。 接著依龍潭湖環湖步道為路線,探究湖岸魚類棲地環境類型,制定採集魚類的採集點,共有4處。在採集點以手抛網撒網採集湖岸的魚類物種,採集期間為105年3月14日~18日,共5天。每一個採集點撒網2次,共採集到101隻魚,加以辨識後,依此建立龍潭湖魚類棲地生態環境地圖。