全國中小學科展

國小組

風磁變色【磁力輔助垂直式風力發電的可行性初探】

我們想到磁力在生活中無時無刻存在的,那結合風力發電,會如何呢?所以組成了研究小組,展開這次實驗活動。 研究顯示:(1)串連磁鐵數、磁鐵-鐵片接觸面積與磁吸拉力都呈正相關性。(2)磁鐵面對面角度、間距與相斥絕對走角都呈負相關性。(3)正轉走角與轉盤切角近正相關;反轉走角與轉盤切角近負相關性。(4)磁鐵與轉盤切角在30~70度間,正轉/反轉走角比值 > 1,最大比值為1.55。(5)在內外磁鐵比值數為8/4、4/8、8/8時,會突破cogging現象獲得1/2圈。(6)第一代新式風磁發電機,磁鐵間距6.3cm,協助增加78%發電量。 (7) 第二代新式風磁發電機經過直流風洞場實驗,磁鐵間距5.5cm,協助增加70%發電量。(8)攝影求出轉速證明磁力協助風力發電的確是有效,風推轉速越大cogging就越小。

明智之「橘」-吃甜橘小撇步

本研究主要是為了解網路上說利用外力或其他方式,是否可以讓橘子變甜之眾說紛紜的說法是否真實所進行的實驗。我們先從橘子外觀找出挑選橘子的方法,接著驗證網路各正反方說法,求證橘子的糖度及酸度會不會因為外加的處理方式或環境不同而改變。結果發現挑選甜橘子時應該從顏色、外型對稱、及密度等訣竅來挑選;並利用糖水加檸檬酸模擬成橘子之後再經過搖晃後測試,發現溶液的糖度也會因為這糖被酸分解而有改變;再利用實驗設計將專家及過去實驗認為可能造成誤差的做法加以控制後,測試橘子經過搖晃、加溫、攪碎、或與其他熟成的水果擺放在一起,會因為橘子內含的糖與有機酸反應、酵素活化、組織受傷需要醣類、或呼吸作用加速轉化,讓橘子所含的糖類濃度變得更甜。

走廊不奔跑 安全靠視角--研究物理性視覺阻礙對行走行為模式之影響

下課常聽到老師的大聲阻止同學在走廊奔跑,以免發生危險。我想要找出有效的解決方法。我想到利用視線的阻擋,也許會有效。要證實我的假設,若直接找同學來做測試,可能會有危險。我決定先採取小鼠來做實驗。發現可能的原理,也許就可以應用在人的身上。我們實驗比較不同顏色、不同寬度與不同長度的紙條,懸吊在小鼠通過的走道上,比較小鼠通過率及時間,確認影響因素。經統計結果得知,所有型態的視覺阻擋都有效,長度和寬度及顏色都有影響。根據動物實驗的發現,製作各種視覺阻擋的走廊模擬圖,設計問卷請同學回答。發現同學的問卷結果和小鼠的結果相符。因此,設計合適的物理性視覺阻礙,有助於防止同學在走廊奔跑,減少受傷的危險。

坡地土石災難成因的探討-以特富野和觸口為例

為了瞭解土石災難與崩塌的關係,和影響崩塌的因素,並提出改善建議,使崩塌造成的土石災難降低,因此經由野外地質調查、土石災難因素的實驗得到以下的結果: 一、特富野村曾文溪兩側的岩層是砂頁岩互層,差異侵蝕很明顯,區內有兩處崩塌較嚴重的地方,豪大雨時要多留意。 二、觸口附近八掌溪和腦寮溪兩側的有很多處崩塌,阿里山公路36K處是崩塌最嚴重的地方。 三、坡度越陡,沖蝕量越多,可見坡度與崩塌量有關係。 四、下雨時降水量與坡地的崩塌有關係,水量越多,沖蝕量越多。 五、我們發現堆積物的體積越多,豪雨後沖蝕量越多。 六、從野外調查與實驗證明,擋土牆可以減少雨水沖蝕,還有在崩塌較嚴重河道建造防砂壩可減少造成土石災難。

「泥」中之王,一躍知「鰍」探討泥鰍與環境感應的行為模式

本研究包含泥鰍對底棲環境、溶氧量、路徑選擇、空間學習記憶、水溫、光線明暗和電流等的行為反應。這次研究裡我們發現到: 1.乾淨的水域和平滑的底棲層是泥鰍喜歡的環境,打破我們對牠們喜歡生活在淤泥的觀感。 2.自來水溶氧量較高,泥鰍大多停留在底棲,煮沸後的冷開水溶氧量極低,泥鰍腸呼吸次數較高。 3.水溫20℃~25℃是泥鰍適合生存的溫度,一旦環境的溫度變化了,牠們的體色會隨著改變,水溫8℃以下和35℃以上不利於牠們生存。 4.泥鰍對空間具有記憶,能回憶曾經居住過的環境,且有令人覺得驚訝及意外的翻越動作。 5.泥鰍對明暗學習記憶能力,能產生制約行為。 6.泥鰍對電流的感應很敏銳,電壓6.5V就能感應到,會做出鑽掘泥砂的激烈反應。

撲朔迷「離」-離岸流模擬觀察與離岸流警報器設計之研究

本研究企圖透過自製的造浪機探討離岸流的形成並依此建立離岸流警報器。結果發現:1. 離岸流效應多形成在凹岸,也受到海底地形的影響,透過自製造浪機就可觀察到海水由兩側匯集中央形成離岸流效應的特殊現象。2. 海浪達到弧形凹岸時,海浪的能量大小是關鍵。如果坡度小、海浪大、海水離凹岸地形較近,這些都將使得形成離岸流效應的機會提高。3. 凹岸的彎曲度較小或夾角角度在120度,形成離岸流效應會變大。4.本研究設計三個無須電源離岸流警報器。建議將其設置在坡度小、凹岸的彎曲度較小或夾角角度在120度、海水離凹岸地形較近等易形成離岸流地形,當海水流速達到臨界值時會提供警告標幟或聲響警示。

這「炭」有「種」–自製無煙速燃炭粉餅結合火種功能的可行性

本研究探討製作無煙高溫速燃炭粉餅的條件及方法,解決使用木炭遇到燃燒不易、初期冒煙、化學助燃劑影響食安等問題。 為了把木炭燃燒過程數據化、找到製炭最佳條件,我們自製【製炭爐】、【製炭完成顯示器】、【微量煙霧測量器】、【炭粉餅擠壓成型機】;設計【木炭測量流程】、【蒸氣加熱法】、【堅固度拉力測試法】。 實驗發現:700℃以上製炭、孔洞多,燃燒時較無煙、溫度高、灰份少。木炭磨成粉有速燃效果,粗粉末溫度高、細粉末維持高溫時間長。不同木材炭化磨成粉後被「均質化」,燃燒情形差異不大。添加樹薯粉可讓炭粉餅耐重2kg,但發煙值只增加3.7%。 炭粉餅能吸附3.45g酒精自燃取代火種,能維持140℃以上50分鐘,達到方便、無煙、速燃、高溫的目標!

越洋的喜訊—青斑蝶標放之分析研究

2015年,澎湖西嶼西堡壘再捕獲日本標放的青斑蝶(Parantica sita niponica)共23筆,占該年台灣再捕獲數的85%,與2013年再捕獲7筆,總數占台灣歷年再捕獲記錄的6成,可見澎湖西嶼西堡壘絕對是研究東亞島弧青斑蝶移動的重要據點之一;同時由再捕獲記錄得知澎湖青斑蝶廣泛來自日本各地區;青斑蝶飛行能力超過2500km;每日移動距離可超過350km;野外壽命可超過百日;台日間越洋移動與季節的高空氣流有極大的關係。研究以標識再捕法(MRR)進行青斑蝶標放,目前尚未有再捕獲資料;由資料得知越洋青斑蝶雌蝶比率超過2成,雌蝶前翅長度平均58.1 mm,顯示越洋行為對青斑蝶性別具有篩選效果。

HOLD住洄瀾灣~化仁海岸段離岸堤改善可行性之探究

本研究經由實地調查、閱讀文獻及訪問第九河川局工程師後,瞭解離岸堤是目前花蓮海岸最主要的防護工法,且已經有不錯的成果。於是我們實驗模擬現今已養灘成功的化仁海堤,探討其離岸堤對於海岸侵蝕之影響。 實驗研究發現:一、十字塊消波塊在模擬現今與未來的海岸侵蝕情形,效果都優於目前所使用的林克塊消波塊。二、林克塊離岸堤的凸出部位,會增加掃浪帶的侵蝕量。三、使用防消波塊底沙侵蝕工法,可減少林克塊離岸堤底沙侵蝕的情形,但對十字塊離岸堤作用不大。 實驗研究結果:未來改善離岸堤凸出部份,使用十字塊消波塊施作,應較林克塊消波塊好。若要使用林克塊消波塊,則建議以防底沙侵蝕工法施作,可提升林克塊的安定性。

步步為「螢」—六寮古道螢火蟲多樣性之研究

為能瞭解低海拔山區的螢火蟲資源,我們自2021年4月至2022年4月間調查新竹縣峨嵋鄉地區六寮古道螢火蟲資源,共記錄1科7屬15種,夜行性分別為黑翅螢、端黑螢、小紅黑翅螢、黃胸黑翅螢/保育類物種、黃脈翅螢、紅胸脈翅螢、梭德氏脈翅螢、紋胸黑翅螢(紋螢)、紅胸黑翅螢、山窗螢、橙螢、雙色垂鬚螢。日行性分別有、紅胸窗螢、赤腹窗螢、赤腹櫛角螢;在六寮古道發現的日行性皆為幼蟲。本研究將描述六寮古道螢火蟲物種多樣性、發生期、飼養觀察紀錄及古道地形地貌之考察,並探討其發光行為、食性及環境因子。同時也建立賞螢教育網,建議政府當局研究應研擬生態保育之對策,並進行獅頭山步道生態多樣性教育推廣。