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國小組

河川中的彩虹光譜-製作行動光譜儀分析河川水色

本實驗採集流經基隆市的三條河川,包括田寮河、基隆河、西勢溪三條河流上中下游的河水,進行河水的透光度分析,以了解河川的濁度和初步判斷河水被汙染的類別。我們製作以光碟片、手機組合而成的行動光譜儀,分析河川的水質光譜。發現平均透光度最高的測站是西勢水庫0.97、平均透光度最低是田寮河金雞橋 0.47 。河川的平均透光度:西勢溪0.81 > 基隆河0.75 >田寮河0.69。分色透光度分析:基隆河的紅光透光率較低,田寮河的紅光透光率較高,西勢溪則各顏色的透光率接近相同。 根據實驗結果,這三條河川中水源地的西勢溪最為乾淨,其次是沿岸有工廠的基隆河,而流經市區住家最多的田寮河汙染最嚴重。希望以後利用行動光譜儀持續的監測河川,關心我們的生活環境。

「蚤」出「癮」形殺手-成癮物質對水蚤心搏之影響

「成癮」這兩個字,容易讓人聯想到酗酒、吸毒、抽菸等負面行為,但其實我們的生活中處處可見成癮物質的存在:早晨的一杯咖啡、偶爾小酌的烈酒、甚至連咬一口的巧克力等都含有成癮物質。水蚤因為易於飼養且全身幾乎透明,牠的心臟在顯微鏡下容易觀察,是作為生物實驗重要的材料也是環境毒性測試的指標生物。我們依生活中的觀察與體驗,假設實驗中所有成癮物質皆會使水蚤的心跳加快,但實驗結果證實並非如此,除了感冒液會讓水蚤心跳加快外,其餘酒精、菸草液、咖啡、茶葉皆會讓水蚤心跳速度變慢,表示這些易成癮物質如果劑量過高或長期服用會對生理產生不良影響而導致水蚤心跳變慢甚至死亡,此現象不容忽視值得關注和進一步研究其機轉。

大展鴻圖

國小五年級數學曾經介紹過正方體的展開圖,對國小學生而言,想要將三維空間的立體形體轉換為二維的平面圖形是較為困難的。本研究採用「玩數學」的理念為出發,讓學生透過有趣的、具體的實物操作,找出可組成正方體的平面圖形,並從中觀察與歸納出可組成正方體展開圖的規則。

「光」芒非你莫「鼠」

本研究透過紀錄小鼠的能量代謝與行為分析,探究光照環境與小鼠內在晝夜節律的相關性。相較於晝夜週期正常的小鼠,日夜顛倒與全光照的小鼠能量代謝皆呈現減少狀態,學習能力也大幅度減弱。但日夜顛倒組的小鼠到了第七天會逐漸同步外部光照,呈現了類似調整時差的狀態。此實驗發現透過「光照」可以驅動與調整小鼠內在的晝夜節律。 若以小時為單位小規模破壞光照週期,實驗發現四天內可以被小鼠的內在晝夜週期調整回來,五天後則會對小鼠的生理產生明顯的影響,導致小鼠產生肥胖、便秘、運動能力衰退與學習能力低落等狀態。不同波長的光照實驗裡,相較於照射紅光、黃光長波長的光,照射短波長藍光與紫光的小鼠在生理數據與行為模式會產生較大的變化。

「絕對不偏心」-酒架平衡重心的探討與廣用酒架的設計

在旅遊時看到一座特殊的酒架,上面的酒瓶看似漂浮在空中,而感到好奇藉此深入研究酒架。 影響酒架平衡的變因有,包括酒架的穿孔角度、傾斜角度、側面底面寬度和正面底面長度、酒瓶的長短大小、瓶中裝的內容物多寡等。在研究中,發現不同的酒瓶,會有不同的平衡範圍,酒架是有一個掛重的範圍的而不是一個固定值,當酒瓶越輕時,酒架的水平夾角要越大甚至接近90度,較易達成平衡;當酒架傾斜角度加上穿孔角度,如果大於或等於180度時就一定不能平衡,當左右力矩大約相等時,重心落點就會落在酒架的底面範圍中而平衡。 我們利用齒輪來改變穿孔角度,與可拆換的傾斜角度控制板來改變底面積及水平夾角,成功做出一個能置放多樣酒瓶的廣用酒架。

「錐」根究柢

我們研發「液壓手臂降落器」進行「圓錐型潛艇」的沉降實驗,發現潛艇以『頂點朝下』或『頂點朝上』的方式沉降至水底的姿態大不相同。本研究則讓潛艇以『頂點朝上』方式落下,它在水中會先180度翻轉後,再左右搖擺下潛至箱底,沉降路線猶如一個「?」-大問號,引發我們想對「問號」裡所隱藏的科學奧秘追根究柢! 研究中發現「圓錐型潛艇」的高度、斜邊長、口徑、重量、對稱性,都會影響其在水中的沉降現象,我們還利用潛艇頂點「朝上/朝下」而「有/無」翻轉現象的特點設計一款【翻轉力道量測儀】,而各式潛艇所量測出的翻轉力道竟與其在水中的翻轉距離有高度相關!最後在圓錐型潛艇上裁剪出V型、扇葉等變化,讓潛艇可在下潛過程中邊旋轉邊沉降!

油有點顏色

找沒用過的指示劑試測沒檢測過的東西。從教室取得氨水和一點點的鹽酸,一滴滴稀釋一次次測廣用試紙的色樣,調出pH 0-14的標準水溶液的配方。建立每日檢測穩定模式,獲校園內年度最佳新指示劑,豔紫荊、紅鳳仙花、繁星花。拍試管內色樣製成秋冬酸鹼色階表。進而參考第46屆全國中小學科學展覽作品,改良不晾乾試紙,應用新發現濕試紙的靈敏性,改雙頭棉棒成濕試棒,用於檢測器材的變因,縮短實驗時間,突破「花青素並不是水溶性」《蔡尚恬、蔡振章 (民93.09) 楓葉變紅了--- 天然色素的顏色化學 科學發展,頁56》藉由濕試紙和劃開後的護貝膠片2*4cm,加持花青素與油脂反應的可能性,我們發現等水光、油光稍退判讀試紙,實驗加熱、炸油在指示紙上顏色有酸性反應。

醉芙蓉真的喝醉了嗎?

在觀察活動中,我們發現醉芙蓉花瓣會隨著時間改變顏色。早上時是白色的,中午變成粉紅色,下午又變成紅色。我們想要知道醉芙蓉的變色原因,於是展開研究。我們透過不同操縱變因的實驗,如陽光多寡、不同燈光、色光、水溶液、溫度、氣體等,並利用自製色卡判別花瓣顏色,作為實驗結果。我們發現二氧化碳和低溫會明顯的減緩醉芙蓉的花瓣變色速度;而紫色光則能加速花瓣變色。我們也在實體顯微鏡下觀察花瓣變色狀態,發現存在花瓣上的色素類似指示劑,分泌後接觸到花瓣上的酸性物質使花朵變紅。

瓶水相逢的擺攤人生-研究蹺蹺板成為翻水瓶工具的可能性

能夠成為一個適合拿去擺攤的遊戲器材,是這個實驗的最大目標。本次研究主要探討水瓶翻轉之後能順利直立落下所需的力道(重物放置高度)及水瓶中不同水量之間的關係,為了確保每次的施力不要落差太大,我們利用六下所教的簡單機械自製出一台蹺蹺板,作為擊打水瓶的工具,為了使這個蹺蹺板成為一個制式的工具,我們將抗力臂及施力臂的長度固定不變,並進行多次實驗。結果發現,以550毫升的寶特瓶(御茶園寶特瓶)為容器,瓶中水量高度為8cm的時候,1.5kg的重物從14cm的高度落下,打翻水瓶後成功直立落下的機率最高,最大可以到30%。

體感遊戲應用於左右橫向運動訓練之評估

「教育部108年施政計劃」文中提及了期望能夠培養學生健康規律的運動習慣並提升學生體適能的知能水準,這促使我們對運動體型感遊戲與體適能關係的研究產生了興趣。我們設計了以Kinect體感器為主的橫向體感遊戲(正常型與AI型),並以一年級到六年級國小學生為研究對象。經由程式修正與實驗探討,我們發現了球速與橫向移動加速度的線性關係,亦即學生橫向運動的加速度值越大,則學生在橫向體感遊戲中可以挑戰的球速越快;反之,加速度值越小,則可以挑戰的球速越慢。本研究有助於評估與建立低年級到高年級國小學生在橫向運動的體適能標準,並藉由體感遊戲系統來加強訓練學生的體適能,甚至進一步選拔出優秀運動能力的學生成為各項體育運動的菁英選手。