全國中小學科展

國小組

河邊海邊礫石大不同!~礫石圓度及球度分析與探討

日常活動中,我們發現河邊與海邊的石頭形狀不同,於是開始研究。首先,我們選擇三組地點進行實地觀察並測量河床礫石與海灘礫石,發現海灘礫石的圓度高於河床礫石,而河床礫石的球度則高於海灘礫石。也發現河床礫石會因為河流的水流速度及水量大小,而有不同的搬運方式,而海灘礫石會因為灘面上的沖流與回流,有不同的搬運方式。 我們也設計了設備來進行河床礫石與海灘礫石磨蝕的模擬試驗,模擬河床礫石磨蝕的試驗結果,與我們觀察到河床礫石球度較高的現象相符合,驗證河床礫石主要受到滾動與部分滑動的磨蝕影響。模擬海灘波浪礫石磨蝕的試驗結果,與我們觀察到海灘礫石球度較低的現象相符合,驗證海灘礫石主要受到滑動與部分滾動的磨蝕影響。

衝鋒前線-空氣壓力的理論應用

本研究利用寶特瓶及水管製作好玩的水管壓力槍,藉由水管槍的飛行實驗,體驗壓力,彈頭形狀、重量對射程的影響。

六〝和〞YES.猴〝骰〞畾

本研究利用改編傳統骰子數字排列方式(兩對邊總和為7)等30顆骰子,設法排組一個幾何形體使其每一面的總和都相同,此稱「面面俱到」。研究發現幾何形體「面面俱到」成立的條件受限於每面出現的數字數量與隱藏面數字總和,即便是相同顆數的骰子也會因形體組合的方式不同,使每面「面面俱到」總和與成功組數不同。我們提出兩大研究定理【定理一:若干個立方體單位骰子,以內藏總和最大值與最小值估算「面面俱到」總和範圍】、【定理二:若干個立方體單位骰子,以幾何形體的鄰面數可算出內藏總和最大值與最小值的範圍】可完美詮釋各種幾何形體「面面俱到」的總和範圍,並解釋使用最多顆數的骰子能做出幾何形體之極限圖例。

源源不絕--水質淨化研究與設計

我們以水壓65gw/cm2為基準,量測不同濾材的流通速率,作為濾程設計的依據,應用連通管原理、巴斯卡原理整合我們自創的腸道仿生濾柱,在有限的空間中設計出三區分離式連通管的最佳濾程組合,並結合UV-C殺菌燈管、太陽能供蓄電電池模組及無線遙控開關,設計出一台環保節能的家庭用移動式淨水裝置,體現工程思維及maker精神; 希望解決全球衛生落後地區,超過10億人無法取得乾淨飲用水的迫切問題,並獲Bill Gates foundation及Google邀請,赴美展示。

抽絲解密─大賀蓮中螺紋導管的特性與應用性探究

本研究是在探究大賀蓮(Nelumbo nucifera )中螺紋導管(次生壁增厚)的分布、生長特性,並比較蓮絲和蠶絲之應用性。結果發現大賀蓮的根、儲存莖(蓮藕)、地下莖、葉、葉柄、花、果實及種子的導管皆有次生壁的增厚,增厚方式有環紋、螺紋及網紋。蓮的生長時間愈長,次生壁增厚形狀愈複雜,從螺紋導管中抽出一束絲的絲線排數也越多,其中以挺水葉葉柄下端內圈的絲束數及絲束的絲線排數最多,增厚形狀也最複雜。次生壁增厚生成於導管,主要功能在支持植物,而次生壁的增厚不會加速水份輸送的速率。蓮的次生壁增厚可以抽取出來做為布料的絲線,其保暖性、透氣性、快乾性及耐重性都沒有蠶絲(生絲)效果好,但吸水性及耐酸、耐鹼性較蠶絲佳,最大優點為較為環保。

風水與科學~探討天斬煞與氣流的關係

本研究是透過科學實驗,探究天斬煞的房子對氣流的影響。實驗證明:窄管效應的發生是當風吹到建築物,經由建築物受風面的邊界層流而被導入兩棟建築物的中間間距,大量氣流進入較窄通道,流量增大但是流動寬度變窄,氣流就會增強。透過不斷實驗,我們發現建築間的間距、厚度、測量位置、與前棟的距離、交錯範圍以及建築物的寬度、高度還有屋角形狀、表面的粗糙程度與突起物,都會影響氣流的大小。我們自製風洞以積木模擬建築物,用風速計測量風速,並以乾冰觀察氣流的情形,對於天斬煞的形成與影響因素,有深入的探討與了解,並針對如何避免天斬煞造成的傷害,提出具體建議。

「聲」動凌「波」舞

一種利用聲音舞動的小玩具「聲動蛇舞」-- 將毛根隨意盤旋成蛇狀做為舞者,放在杯身被剪出孔,且倒扣成杯底朝上的舞台杯之上,當嘴巴湊近杯孔,持續發出「嗚 ~」的聲音時,蛇會出現舞動的現象。但它為何會舞動?要如何做,才能使它舞動順利?這之中所牽涉到的因素,除了需考慮到舞者的結構外,還牽涉到舞台杯的構造,以及聲波對它的影響。

「瓶分」秋色大對決!瓶罐分類系統的探究與實作

資源回收需要花費許多人力,因此我們想要嘗試製作一個自動回收系統,來解決這個問題;首先我們探討四種物理特性對鐵罐、鋁罐及寶特瓶檢驗後的差異,我們先後根據不同特性及原理自製了瓶罐撞擊器、磁場檢測儀、導電檢測儀及光反射檢測儀來蒐集各種數據,我們發現可以利用敲擊後的聲音頻率來找出寶特瓶,利用磁場感應的方式找出鐵罐,利用導電及光反射的特性來找出鋁罐。 我們進一步利用「二分法」與磁場及光反射這兩項物理特性來設計出一個自動分類系統,這個自動分類系統能夠達到100% 的檢測成功率,因此,利用物理特性對三種材質瓶罐進行分類是可行的,我們的資源分類系統可進一步開發成大眾使用的資源分類工具。

方格告訴我的秘密 - 探討三角形的格線

本研究由探討三頂點在格子點上的任意三角形鉛直格線長總和與水平格線長總和關係出發,藉由各種計算法計算、觀察、推論、檢驗、修正、再檢驗、論證、推廣和應用的探究過程,發現格子點上任意三角形鉛直格線長總和、水平格線長總和與面積的關係為:面積=鉛直和1 +邊在鉛直格線長x0.5=水平和2+邊在水平格線長x0.5,並將此關係式推廣到簡單多邊形 ,然後應用於地圖上求面積。

38乒 VS. 40乓

2000年世界盃 ITTF發佈訊息將乒乓球比賽用球從38mm改為 40mm,我們實驗探究38mm與40mm乒乓球的差異。彈跳高度30公分時,38mm小球彈跳高度、速度和彈跳係數都低於40mm的大球,兩者在長顆拍面彈跳最高、平面NT拍面彈跳最低;而在60公分的彈跳實驗中,38mm小球的彈跳高度、速度和彈跳係數卻比40mm大球佳,兩者在中顆拍面上彈跳最高、平面NT拍面上彈跳最低。不同拍面上40mm乒乓球摩擦力比較值都大於38mm的乒乓球,平面NT拍面上的摩擦力相差19.56%最多;長顆拍面上摩擦力相差較少只有3.83%的差距。一樣的彈射條件下,38mm乒乓球比40mm乒乓球更能夠彈射出較遠的距離。