全國中小學科展

國小組

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%。

蓮霧葉葉綠素電池—家鄉綠能產業相關研究

配合家鄉「養水種電」與學校「綠色能源」特色課程,並結合家鄉的特產「蓮霧」做為研究主題。利用蓮霧葉來製作葉綠素電池不但可以研製無汙染的能源,還可以減少農夫露天焚燒蓮霧葉的問題。希望能實驗出讓蓮霧葉綠素電池有較高電流、電壓數據的方式,並以環保少汙染的製作過程,讓蓮霧葉綠素電池可以運用在日常生活。 研究結論如下: 一、 蓮霧葉中葉(成熟度為1~3個月)所萃取的葉綠素液有較強的電流和電壓,酸鹼度的數據也比較低(pH值約4)。 二、 根據實驗數據,葉綠素液「溫度越高」、「酸鹼度越低(酸)」、「太陽光越強」、「電極接觸面積越大」是影響「電流」強度的重要因素。 三、 蓮霧葉綠素電池較其他葉綠素液材料(蔬菜、雜草)有較好的發電效果。

「乘」先啟後-以乘法探討數字方塊

本研究主要在探討如何運用乘法計算數字方塊,稱它為「乘層方塊」。藉由訂定乘層方塊的遊戲規則,探討乘層方塊的層數還有結束數字的秘密,並期望能作為國小乘法課程上有趣的教學活動。 我們定義乘層方塊的遊戲規則,並驗證遊戲規則是否可行。接著把數字分成奇數和偶數並組合成不同的類型計算,總共有20種類型,1540種排列。 研究結果發現,我們訂定的乘層方塊遊戲規則是可行的,乘層方塊會有收斂的情形,收斂的結束數字只有0、1、5、6,其中以0的數量最多。乘層方塊的層數最多能達到7層,而4層的數量最多。此外,研究發現乘層方塊遊戲規則僅適用於四邊形。 規劃未來使用除法、加法並使用在不同多邊形來進行研究。

我的電磁波會轉彎-金屬影響電磁波傳遞之探討

本研究欲探討不同材質對於電磁波訊號之阻隔情形、不同發射器之訊號穿越金屬網時所產生的差異、以及不同類型金屬孔隙對於電磁波傳遞所造成影響。從實驗結果發現: (一)鋁箔紙及鐵片等金屬物阻隔Wi-Fi電磁波效果很好。 (二)偏光片為塑膠材質,無法有效的阻隔Wi-Fi電磁波。 (三)波長愈長之電磁波訊號,在穿越狹小縫隙時,訊號愈容易往兩側分散。 (四)金屬柵欄愈稹密,Wi-Fi電磁波由中央往兩側下降的幅度會愈緩慢。 (五)電磁波的電場振盪方向與金屬柵欄互相垂直時,會產生繞射現象。 (六)Wi-Fi電磁波穿越孔隙與波長相近或略大的金屬柵欄時,會產生明顯強弱相間變化。 (七)Wi-Fi電磁波穿越直徑相近或略大於波長之圓形孔洞時,在垂直於電磁波振動方向會繞射條紋。

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。

你捨得嗎?

本次研究議題主要是找校內部份學生擔任受測者。 藉由 Give or Take 的實驗,在給與不給之間探討「在每一次選擇背後所蘊含的數學意義(藉由數學分析,來討論該如何選擇)」。 再衍伸討論出許多不同選擇所造成的可能性,進而找出「利益最大化」的最好辦法。 最後將此實驗結果,套用到環境保育、團隊合作等方面,思考在「環境教育、永續家園」的架構下,我們應盡的職責使命是什麼。

攔截記憶碼─ PLA形狀記憶效果之研究

3D列印技術在近幾年來快速興起,然而在應用及研發的過程中,往往會產生大量的PLA廢材。PLA是一種熱塑性塑膠,聚乳酸。為了嘗試解決廢材問題,我們意外在加熱測試中發現PLA具有形狀記憶的效果,也就是PLA遇熱後會軟化得以塑形,當它冷卻變硬後,再放回熱水,竟然會回到原來的初始狀態! 為此,我們進一步設計實驗,了解溫度、厚度、顏色對PLA形變效果的影響,並意外發現只要利用「溫度、時間」加以定型,就能任意更改PLA作品原有的形狀記憶效果,重新載入新記憶。有了這些新發現與技術,我們利用溫度將3D帶入4D,增加了3D列印的應用與價值。同時,我們也嘗試進行PLA改質的測試,發現以皆為聚脂類的PCL混合效果較佳。

轉啊!轉啊!瘸腿鳥

本研究探討「在一個n×n的方格板上,從任意方格的中心運動到另一個與其相鄰方格的中心,每次運動必須轉彎,即任意兩次連續運動的方向垂直,最長的一條閉合、不相交的路徑要經過多少方格?」首先,探討滿足閉合、不相交的路徑的關係,利用塗色及歸納法推導可能經過的最多方格數,然後建構滿足條件路徑的解。我們成功得到最長移動路徑方格數可依 值分成四個群組,並依所建構閉合、不相交的最長路徑,區分成兩大類:螺旋狀和柱狀的移動路徑。其中,除n=4k+2, k∈N柱狀的路徑在n≥18明顯變少外,其餘都可找到螺旋狀和柱狀有相同的最長路徑。本研究也延伸討論n×m矩形的情形,並得到完整的結果,且設想掃地機器人能不重複打掃、掃過面積最大、自動回充電座充電的應用可能。

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。

風「颱」走了蓋─在自製風源下,影響容器頂蓋受力情形之探討

颱風過後,學校好多水塔蓋都不翼而飛,我們幾個同學很驚訝,想進一步探討水塔蓋被吹走的物理原理為何?便進行了一系列實驗探究。首先,尋找出強而穩定的適當風源,最後改良成四小扇前後間距2cm時,因產生類似氣流倍增作用,所以產生較強的風速。實驗發現,愈靠近出風口處的風速愈大,減輕的重量也愈多。 根據伯努利定律,減輕重量是風速差造成壓力差所產生的作用力。蓋子之所以會被吹走,是因為靠近出風口處的風速較大,產生較大的向上作用力,蓋子便先從此處被掀起,一旦蓋子被掀起,風力垂直作用於蓋子的面積就愈大,蓋子就愈容易被吹走。 最後,我們將頂蓋改良成不同的型式,發現邊緣高度為外斜型式的頂蓋,具有很好的避免被強風吹走之效果。