全國中小學科展

國小組

石破天驚要「住益」~海岸山脈北段岩石特性之探討與應用

本研究期望能找出花蓮海岸山脈北段地區,可以取代矽藻土的岩石材料。首先,我們選擇海岸山脈北段主要溪流出海口進行岩石認識,並帶回實驗室進行觀察描繪及密度分析,藉以認識岩石的種類及特性。接著,我們進行岩層考察,瞭解不同岩層的種類與特徵。最後,我們從密度適中的火成岩類(具有氣孔)與沉積岩類(多孔隙)中,挑選出安山岩、凝灰岩、砂岩以及和矽藻土(生物沉積物)類似性質的珊瑚礁做為實驗的樣本。 研究發現:凝灰岩的除濕能力優於矽藻土,珊瑚礁、凝灰岩、砂岩的抗升溫能力等同於矽藻土,砂岩的降溫能力優於矽藻土,而安山岩的保溫能力等同於矽藻土。在不同的室內條件下,這些岩樣可以進行適性應用,為我們打造出健康節能的生活環境。

魚與熊不可兼得?!

本研究找出三大主要定理討論拼圖遊戲中板塊形狀與圖形的排列數: 一、 定理一:完整矩形空白板塊排列數﹝(模組類型)2-點對稱模組﹞÷2+點對稱模組。 二、 定理二:當有A、B兩種不同形狀板塊,A板塊有m個、B板塊有n個,計算兩板塊圖形總排列算式=(m! × 2可旋轉個數)× (n! × 2可旋轉個數)。 三、 定理三:可從三大限制條件→點對稱圖形、2I並列、bf之5P,觀察(m! × 2可旋轉個數)× (n! × 2可旋轉個數)在計算板塊圖形排列數是否重複計數。 四、 目前努力全盤掌握拼圖遊戲中只有一組解的命題方式,但當我們改變遊戲條件,如板塊形狀的改變或調整圖形的數目比例,卻能突破只有一組解答的命題限制,同時提升板塊圖形排列的總數。

物不『霧』很重要

從六上自然課本中我們可以知道霧氣的形成與溫度、水氣息息相關,然而霧氣附著不止對於生活造成不便甚至困擾外,有時更有可能因未即時除霧,而影響行車安全實在是不得不慎重其事。因此我們設計了幾個實驗,試圖利用往日苗栗重點栽種的無患子和檸檬香茅等天然農產品製作出有效的防霧產品。 首先找出霧氣形成的原因,因為天然霧氣的形成範圍太廣且不易掌控所有變因,於是我們透過實驗一、二、三,找出生活中適合觀察的霧氣物品後。借由實驗四、五、六、七找出有效的除霧方法和防霧物質及防霧時效。最後實驗八將有效的防霧溶液變成較為方便攜帶和使用的防霧拭紙,實驗結果,不僅有效防止霧氣附著,也發現無患子有其他的不同用途。

鋤禾日當午,擦點防曬乳

本研究的目的是探討常見天然食材及廢棄果皮對紫外線(UV)的吸收效果,以Arduino組裝UV檢測儀檢測UVA、UVB的吸收值,並與市售UV強度計確認可信度。以水及酒精萃取食材發現常用食材都有吸收UV效果,其中柑橘類果皮和綠茶比過往科展的火龍果皮、蘆薈皮和咖啡渣效果更好。植物油中UV吸收效果最佳的是麻油,食材經油萃取後可提升吸收UV效果。防曬乳製作以水萃取綠茶3天及綠茶和水重量比1:3,搭配9種植物油萃取綠茶3天及綠茶和油重量比1:3,用油相/乳化劑/硬脂酸/水相重量比60:4:1:35,製出9種天然防曬乳,經自製UV檢測裝置評估後,發現防曬效果與市售防曬乳相近,也透過解剖顯微鏡觀察到油包水的圓球形微胞,證實此配方可成功製成防曬乳。

傾 聽「狗」語!

依據農委會103年度寵物數量調查,台灣家犬飼養數量已達120萬餘隻,在寵物相關產品的市場規模相當可觀,初估臺灣每年約有新臺幣200億元以上的產值。 我們的研究主題,就是以Audacity音樂編輯軟體,分析狗叫聲的差異,進一步了解狗的語言、情緒和需求。我們發現:狗的叫聲其實有很大的不同,當狗在警戒防衛的情境下,會出現低吼的叫聲,頻率大約在120Hz~600Hz之間;狗在飢餓的情境下,叫聲頻率大約在1330Hz~1440Hz左右;當主人要離棄牠的時候,叫聲的頻率淒烈高亢,大約在1650Hz以上;狗和狗之間對主人也會爭寵,叫聲頻率大約在627Hz。 善待寵物是友善城市的一項特徵。也希望這項分析方法,可以發展成為善待寵物的好幫手。

「導」「轉」水車增氧妙招

看到水車式增氧機在養殖池打出白色水花,經仔細觀察與文獻探討,我們發現葉片有不同的形式,而且隨著養殖池的大小不同,也會有不同數量的水車式增氧機,究竟什麼形式的水車會有較佳的增氧效果呢?我們自行設計製作了水車打水相關的裝置進行模擬實驗,結果發現:在相同電力的條件下,吃水深度不可太深(20mm)、葉輪葉片數量為8片、葉片長度較短(30mm)、葉片寬度不可太寬(20mm)、且葉片上有孔洞(9個直徑5mm的圓孔),可以得到較高較遠的水花,落入水中產生的氣泡會較深,葉輪後方的流速也能較快;而在水車葉輪後方加裝導流管,可將水面溶氧量較高的水導流至較深的水域,加上可移動旋轉式水車增氧機的設計,可提升26.67%的增氧效能,更可減少同一養殖池水車的數量。

填滿方格

本研究取自一道2006年國際小學數學及自然科學奧林匹亞的題目:在無限大的二維表格中,依某種規律,將正整數1、2、3、4、…逐一填入每小格中,該題目問了3道子題。我解決了該題,之後我更改原題填數字的規律,得到一個新題目,也解決了類似的3道問題,不僅如此,對於其他類似填滿表格的方法,我在本研究得到的解法都可解決,使得我的方法具有相當的應用性。

星際任務

在一座太空基地外,有10個等距離的衛星站排成一列(如圖一)。現有10個太空人分別前往相異的衛星站執行任務,他們從基地搭乘飛行船一同前往,但飛行船只能降落一次,所以有些太空人還要再利用推進器才能抵達要到的衛星站。當太空人向外太空方向(向外)移動一個站距,推進器要耗能5根燃料棒;向基地方向(向內)移動一個站距,推進器要耗能2根燃料棒,那麼飛行船要降落在哪一個衛星站,才能使這10個太空人的總耗能最小? 我們將上述推進器向外、向內的耗能及衛星站一般化,並改變情境,亦即並非每個太空人都要搭飛行船抵達衛星站,也可以只靠推進器抵達;或者並非每個衛星站都有任務要執行,可以只有某幾個衛星站需要太空人前往執行任務。

壽「筆」南山—再生筆之研究

日常使用的「一次性」硬筆(原子筆、中性筆、簽字筆)能再生嗎?近十年全國中小學科展缺乏此主題之研究,小組躍躍欲試。 本實驗利用回充、再生的方式來製作再生筆。檢測筆性能不只有人工檢測,小組更研發機械手臂進行書寫測試。本實驗將筆再生分為: 回充筆:將市售中性筆、油性筆,回充水性墨而成。經過機械書寫、與手寫測試(斷水、飛白、穿透性、方向性、複寫性、乾燥性、攜帶性、儲墨量、複印性、以及人工書寫),發現回充筆的書寫效能與回充前無分軒輊,成功延長筆之壽命。 再生筆:我們可利用隨手可得的塑膠材料來製作環保再生筆:湯匙筆、吸管筆、纖維筆與螺絲筆,經由測試亦能達到相當之書寫效能。

「液」滴不剩─按壓瓶的探究與改良

按壓瓶是生活中用來裝乘液體的常見容器,但我們往往會在被丟棄的瓶子裡發現殘餘液體,實在浪費。故本研究主要是想了解有哪些因素會影響按壓瓶最後剩餘的液體量,並透過比較與改善,做出實用的按壓瓶應用在生活中。我們嘗試從瓶內吸管的種類、口徑大小、長度、切口角度以及瓶底的傾斜情形等方面來探討它們與瓶內剩餘液體量之間的關係。研究結果顯示,軟式吸管最適合用來當作按壓瓶內的吸管種類,當吸管的口徑越小、切面呈現平口且長度大於壓頭到瓶底距離時,瓶內剩餘的液體量會最少。此外,我們也發現瓶底越傾斜,有助於吸管吸取液體,能降低瓶內液體的剩餘比率。因此,只要能在按壓瓶的結構上略作改變,就能有效利用資源、避免浪費。