全國中小學科展

國小組

交換訊息

從廣告影片中也能發掘有趣的數學題目。 本作品主要研究從廣告「交換名片」發想的數學問題:試求全體人員完成一對一交換名片所需最少輪數,我們得到最佳解;由於交換名片屬於交換訊息的一種,所以我們探討更一般化的情況,設計兩種交換訊息的方式:「攜帶」與「分送」,找出這兩種所需的最少輪數。前者的最少輪數和「2的n次方」有關;後者的最少輪數則利用「費氏n-步數列」解決。最後我們比較了三種方式的最少輪數。

端午現「粽」影,但見「形」與「數」

粽子是端午節的應景物,更是生活中常見的「三角錐」。在不同顆數的珠子串所堆疊成不同層數的珠子粽裡,存在著「形」與「數」的有趣數學。珠子粽裡的形,有「三角形」和「三角錐」;而珠子粽裡的數,一共有三種數量關係。首先是,珠子粽的〝半粽〞中,所使用的珠子串,具有「顆數+串數=層數+1」的數量關係;其次是,珠子粽的側面和底面都是三角形,而珠子粽 由上而下的每一層珠子數,是「三角形數」的數量關係,其計算公式為Tn= n×(n+1)÷2;再者是,不同層數珠子粽的珠子總數,是「三稜錐數」的數量關係,其計算公式為Sn= n×(n+1)×(n+2)÷6。

布農族家屋的建築智慧

106學年度開學時校園一偶有個巨大的變化,耆老告訴我們木竹混搭建的傳統家屋許多部落耆老建築智慧藏在其中,我們利用過去三至六年級自然與生活科技所學的課程內容,對家屋的材料與建構方式進行研究,其研究結論分述如下: 一、觀察本鄉所產的竹子(桂竹)與他鄉竹子(桂竹)表徵並無明顯差異。 二、本鄉所產的竹子似具有較佳的載重能力,且其可彎曲能力也較佳。 三、竹子採收後放置長時間後會有硬而脆的情形發生,後續應用上須特別注意。 四、使用抱合法工法具有較佳的防止雨水滲入及隔熱和保暖的能力,片狀法工法次之,而石板工法和鐵皮工法則較差。 五、布農族家屋經最新設計演化,我們建構達到隔熱、保暖和省水設計的初步家屋模型。

全視線的光變秀-光致變色性質的探討與應用

原先是從同學所戴的變色鏡片,引發我們對光致變色染料的好奇。本來以為變色染料像水彩能調配出各種顏色,要是用來畫照光變臉的圖案,一定會很有趣。於是便針對:變色染料種類、濃度對色光、UV光透光等變項設計實驗,發現 1.各色光對染料變色影響:UV>藍>綠>紅;染料對色光反應:藍>紅>橙>黃 2.變色染料能被酒精類的液體溶解成透明塗料,可增加染料的應用 3.利用色粉對不同光特定的變色反應,發展出UV光感應器 當發現塗料無法變透明時,原本很洩氣,幸好沒放棄,才意外試出甲苯溶解的配方,並成功設計出UV感應器!測試發現:能測各強度UV光,過程中不耗電。沒想到只是應用所學,堅持到最後,竟設計出實用發明,讓我們終於體會到科學研究的艱辛!

「菇」「助」一擲—菌絲體防撞材料之研究

經媒體得知有人利用蘑菇菌絲體製作出防撞包裝材料,在台灣,菇類的產量大品種多,每年都產生大量的太空包農業廢棄物。因此,我們想透過研究協助解決問題,達到循環經濟的目的。研究結果顯示:不論是使用過的或是未使用過的秀珍菇和藍寶石菇太空包,所製作出的材料都有很好的防撞效果,若摻入30%的咖啡渣,耐撞力更好。拿我們製作的材料和市面上的保麗龍、瓦楞紙板與泡泡紙包裝材料相比,在耐撞性、防火性及熱絕緣性都有很好的效果,在潮濕的環境下容易發霉,代表易被微生物分解對環境友善。我們以燒杯作為實際物品測試,當燒杯以我們製作的材料包覆時,可耐50次以上銅球的撞擊,且從180公分高度落下也毫髮無傷,證明是很好的防撞包裝材料。

蔬果螢火蟲-探討蔬果螢光物質放光因素與生活應用

本研究自製螢光電壓器測量螢光電壓,以電壓大小推論蔬果中螢光物質含量,我們利用紫外光照光蔬果內螢光物質放出綠色螢光。研究目的在探討影響萃取蔬果中螢光物質的放光因素及檢測燈具中的紫外線強度。研究結果顯示,蔬果螢光物質含量以紅蘿蔔最佳,蔬果螢光物質在油中或油泥中較在水中相對穩定;。小蘇打對蘋果及石灰水對紅蘿蔔萃取有提升的效果,冷凍儲存有助於蔬果螢光萃取與保存,低溫時螢光亮度較佳,建議可利用冷凍分離法提升萃取蔬果螢光物質的效果。本研究也利用萃取的蔬果螢光物質量測家中不同燈具的相對紫外線強度,並可作為太陽光紫外線強度的估測。

破解反重力懸浮術-運用力的平衡對抗重力

從YouTube上《【Fun科學】反重力懸浮術》引發研究動機,加上所學的知識,利用冰棒棍、縫衣細線、熱熔膠為材料,探討正多邊形「互」字型反重力懸浮裝置平衡的規律。 從實驗得知: (一)裝置要達到平衡,外側平衡線的點與中心軸線延長的點連線必須形成一個面,最小的面是三角形;而與上架中心軸同側的2條外側平衡線,形成的三角形,裝置不會平衡。 (二)裝置平衡時,中心軸線延長點一定在正多邊形上架/下架的重心點。 (三)裝置的中心軸L夾角110°的兩邊長度不會影響裝置平衡。 (四)正多邊形「互」字型反重力懸浮裝置平衡時,2條外側平衡線與中心軸線延長的點形成一個「有規律」等腰三角形的面,公式為360°÷正多邊形邊長數=等腰三角形的頂角=正多邊形重心角。

「風」知「稻」-探討風速對稻子生長之影響

我們所居住的地區是在靠海的農業地帶,時常都有很大的「風」伴隨著我們的生活。夏天的可能有颱風,冬天則是東北季風的影響。所以我們設計了「風是否會影響稻米生長」的實驗,並研究風速強弱、受風持續時間對稻子的影響。我們由稻穀開始培育,並將稻子受風實驗分別設計為:風速「強4.4(m/s)、中3.3(m/s)、弱2.5(m/s)」、受風持續時間「吹連續風3、6、9小時」及「間斷受風6小時」,持續觀察、紀錄和比較。並由實驗結果發現,受風「時間越長」、「風速越強」對稻子生長影響越明顯,弱風、無風、戶外的風影響較小,生長較佳。我們未來希望能找出最適合稻子的風速大小,並利用防風林達到適當風速,提高稻米產量、減少農民損失。

熱情如火的熱傳導

問卷調查結果:有近八成的老師或學生都認為細鐵絲可以傳熱比較快、比較遠,且持續加熱,熱量會不停的往更遠地方傳遞。但,我們利用創發的「熱傳導檢測儀」實驗證明:一、加熱同樣的時間長,粗鐵絲熱傳導速度較快,熱傳遞的距離也較遠;二、不管鐵絲的粗細,不管加熱多久,熱傳遞的距離是有限度的:三、離火源同一位置的鐵絲溫度也是有限度,不會因持續加溫而再增溫。

探討建築物結構與地基對抗震及抗土壤液化之效果

本研究探討不同結構補強建築物的抗震能力與不同基礎建築物的抗土壤液化能力,最後合併出最能夠抗震及抗土壤液化的建築物型式。 我們測試地面以上不同結構補強的建築物以及地面以下不同的基礎,並將不同結構補強搭配不同基礎,分別測試其抗震及抗土壤液化能力。 本研究主要發現: 一、 單斜撐結構補強的抗震能力比加裝阻尼球好。 二、 樁基礎的抗土壤液化能力優於筏式基礎。 三、 單斜撐搭配樁基礎的建築物抗震效果較佳。 四、 使用砂石改善土壤,能使筏式基礎建築物提升抗震效果。