全國中小學科展

國小組

「熱島」往藍海之路

研究了解熱島效應因素,並實地調查校園不同場域的溫度變化,提出冷卻熱島效應策略。結果如下: 一、都市熱島效應是全球暖化重要一環,冷卻策略包含反照表面、綠化、透水鋪面等。 二、白色、淺色及光滑表面具有較高的反照率,有助於減少陽光輻射熱吸收。 三、綠化屋頂的草皮與濕潤裸土都有冷卻「都市熱島效應」的效果,草皮的效果能維持較長的時間。 四、人工草皮的塑膠材質在陽光下會助長溫度上升。屋頂水池有助於減少溫度升高,應考量額外供水供電。 五、陽光下,學校露天平面溫度上升最少的是操場草皮、光滑淺色牆磚及透水磚;紅色的PU跑道與黑色橡膠地墊溫度上升最多。 六、高雄市的溫度分布圖所呈現的熱島情形,綠化及水仍是改善熱島效應關鍵。

「囪」破「風」鎖線-學校斜屋頂排熱效能之探究

學校為了解決屋頂伸縮縫漏水問題,在前棟建築頂樓及原空中花園位置修建了斜屋頂。斜屋頂完成後,雖然我們有了美觀的建築,但炙熱的陽光照射在黑色的塑鋼屋頂,在屋頂下形成悶熱的空氣並封鎖住了,設置的通風口卻因位置過低無法發揮功能。這悶熱的空氣最後由較高的連接後棟的通道流向鄰近的教室(B405)及上、下樓層的樓梯間並停滯,形成此三處的溫度遠高於他處。在模型屋頂上設置煙囪式或聖誕樹形屋頂可有效導出熱空氣,因熱空氣上升的煙囪效應自然排出熱氣,使學校增添零汙染節能的綠建築。

真的全自動-全球免設定日光追蹤系統!

陽光要直射太陽能板才有最大的發電量,現在太陽能板不是固定式的,就是用電腦程式輸入當地太陽軌跡來追蹤太陽。可是每個國家太陽軌跡不同,如果機器搬到其他國家就必須重新設定,所以我們想讓機器免設定自己就可以追蹤太陽。 實驗發現:陽光是平行光、照射太陽能板角度不同發電量也不同。所以我們把兩片太陽能板架起來,這樣太陽一移動,兩片太陽能板出現電量差,就能帶動太陽能馬達,直到兩片太陽板中心對準太陽,電量差消失就停止,實驗發現兩片太陽能板夾角65度效果最好(P.7)。 另外我們用彈簧和金屬吉他弦設計的開關來控制強扭力馬達,解決太陽能馬達不夠力的問題(P.13)。希望這個構想可以用在屋頂上的太陽能板,讓大家時時刻刻擁有最大的發電量。

『脩』也不知休--探討環境因子對葉脩生長速度的影響

本研究在紀錄葉脩的生長習性、各齡期體型的變化、探討葉脩能不能在三齡若蟲之前就分辨出公母,以及不同的照度、不同空氣流動情形、不同季節對葉脩生長的影響。本組在觀察實驗中發現: 一、葉脩經常倒掛棲息在葉背,一待就是一整天,每天大約只進食一次。 二、客廳環境下,葉脩體型比較大;教室走廊環境下,葉脩體色較深綠。 三、葉脩在二齡時,確實可從腹部末端倒數第三節邊緣與其它節邊緣連線是否呈一條流線型線條來分辨公母。 四、照度高,葉脩的生長速度快,照度極低的情況下,生長速度最慢。 五、每天間斷給予吹風的情形下,生長較快,沒風或連續吹風的情況下,生長速度較慢。 六、春天孵化的葉脩生長速度較秋天孵化的快。

嗨!查理-氣體體積與溫度的關係

我們利用現有的實驗器材來製作氣體體積與溫度變化觀測工具,測量範圍在42℃~30℃之間。我們將觀測的數據,用Google試算表做資料分析,發現氫氣、乙炔、二氧化碳、氧氣這四種氣體,和查理定律中「氣體體積與溫度變化呈線性關係」相符。而查理定律中提到,當到達絕對零度(-273.15℃)其物質總體積為零,於是我們推算當氣體體積為零時的溫度,結果發現,當乙炔體積為零時,其溫度是-279.3℃,最接近絕對零度。而在應用上有氣體溫度計,氣體溫度計被用在精密的測量上。在這個實驗中,我們學會了利用現有的器材解決問題,並且不斷的改良我們的測量儀器,使其更好操作、精密,並可以利用這種態度去自學,讓學習更深更廣。

拍出旋律-自製號笛管樂器研究

為了研究號笛,我們針對管子端口做拍打,發現:1.拍打後手仍密合和拍打後手馬上放開,發出的聲音高低差異性頗大。2.短管子下,管內徑大小會影響聲音高低,而較長管子時,管內徑大小對頻率影響不明顯。3.溫度會影響聲音高低。4.拍打物會影響聲音結果。5.管子長度影響聲音高低頗大。6.比較同長度的彎、直管,管子長時音調高低大致一致;但管子短時,差異會較大。7.音調高低大致與管長倒數成線性關係,做號笛時可以用低溫下的頻率、管長的關係方程式求得初步管長,再以紙圈套貼管口補長不夠的管子長來調整出我們要的頻率高低。

消失的月世界

位於澎湖最南端的島嶼-七美,在這座美麗的火成岩小島上,有著豐富多樣性的景觀,也孕育了許多不同的土壤類型,為了讓我們更了解自己的鄉土,所以選擇觀察頂隙惡地-月世界景觀逐漸縮小的情況,探討這片土壤的性質差異,讓我們對於這塊令人驚豔的惡地地形的外觀、含空氣量、密度差異、保滲水性、溶液酸鹼度等,有更深入的認識,也進一步體會到它不只是腳下的一塊土,更是故鄉重要的資產。

哈士奇撿球 - AI辨識撿取乒乓球自走滾筒

本研究目的在於開發一款能夠自動撿取乒乓球的類掃地機器人,針對以下變項進行實驗研究,並歸納出最佳的製作要素: 一、 滾筒篩選繩使用5mm線徑的彈力繩 二、 滾筒篩選繩中心到中心的間距為40mm 三、 滾筒篩選繩中心距離地面的高度為10 mm 四、 推動輪速度設定為PWM=80 五、 感測器偵測的距離設定為42公分 六、 讀取HUSKYLENS辨識框中心的X座標,導正推動輪方向。 最後運用 Arduino 整合 AI 影像辨識技術、馬達驅動模組、超音波感測,撰寫程式讓乒乓球撿球滾筒判斷乒乓球並導正方向,製作出可自動撿取乒乓球的類掃地機器人。

「天狗吞日」能吞多久?最長日全食的探究

五年級自然課太陽觀測單元時,老師補充介紹了日月食現象;說到日月食雖然每年都會發生,但相較於月食持續時間長、涵蓋範圍大,近乎半個地球人口均可親眼目睹;日食卻因為持續時間極短、可觀賞範圍既窄又短,因此日食現象顯得彌足珍貴。去年發生在美國的日全食,全食帶經過了許多人口稠密的大城市,因此得到了全球廣泛的關注。我們藉由本次研究,探討了日全食最長持續時間的理論條件,並找出21世紀歷時最長的11次全食來驗證理論。同時我們也運用六年級數學課所學的速率、比值、代數的概念,配合NASA、Stellarium、Google Earth提供的資訊,計算2186年未來史上最長日全食的數據,並對照NASA公布的參數資料,獲得極高的準確率。

防「溢」國家隊-自製防溢器對防溢成效之研究

煮麵線或豆漿泡泡會溢出,本研究開發防溢器並探討最佳防溢成效的構造條件(專利第M609591號)。防溢器消泡作用為「泡泡從鍋底上升會撞到防溢器內部上壁或摩擦到上洞邊緣,造成泡泡破裂,使泡泡總量減量,故液面水位降低」。第一年於器材無法自製,此次第二年採用客製陶器,實驗有:上洞總面積、側洞數、防溢器高度、防溢器大小、不同水量、不同火力。結論為:防溢器防溢成效關鍵在「上洞比例6.3%~22.6%之間」、「上蓋表面積要大」、「高度要高」,製作的陶製防溢器中以A款(p.9)上洞比例在14.3%、4側洞、高度4cm的防溢器,是目前最佳的防溢器,可降低液面4.27cm;而且在中高水量及大火情況下防溢效果越明顯。實際應用在煮豆漿,確實可延緩溢出。