全國中小學科展

國小組

數字翻筋斗圖形花樣大解碼

本研究主要探討由一組數字來畫圖,所畫的圖形特徵與數字組合間的關係,並歸納共通性質。 (一)圖形特徵 1.個數1或2均畫出1個矩形。 2.個數≧3,圖形較多樣化。一次循環,均可畫出一個以最小數字為邊長的矩形,且從數字組合可判斷此種矩形彼此的離合程度。 3.個數非4整數倍,均畫出點對稱圖形。 4.數字順序相反的數序,互為線對稱圖形。 5.數字先後關係不變,只改變起始數字,所畫圖形經旋轉後會相同。 (二)循環次數,由個數除以4的餘數所決定。 (三)位移向量與旋轉變換: 1.將第一次循環起點到終點的位置向量做旋轉變換,可得各次循環的位移向量和終點座標。 2.可證循環次數。 3.可推算對稱中心座標。 (四)應用:繪出可變換圖形花樣的互動遊戲。

大「腳」流星,趕盡殺「孑」 -探討中華粗仰椿(Enithares sinica (Stål, 1854))的生態習性與動物行為

中華粗仰椿(Enithares sinica (Stål, 1854))屬於漸進變態的水棲昆蟲,從卵到成蟲約2個月,需蛻皮5次。雄蟲的後足腿節基部各有一突刺,雌蟲則無此構造,雄、雌體長相當。屬於肉食性,偏好在水中上層活動,在50隻孑孓裡,華椿成蟲一天平均吃食孑孓46隻,且雌蟲食量大於雄蟲,建議可當生物防治孑孓的物種。可藉由視覺(光影變化)、振動(腹部尾端有4根明顯的感覺毛)來偵測獵物存在的位置,但嗅覺相對不明顯。滑動一次後足前進的距離約為體長的21.68倍。攻擊獵物模式為:偵測→趨向→鎖定→攻擊,華椿處理一隻孑孓的時間約8分30秒。華椿偵測到獵物的距離為7.79cm; 有效把握攻擊距離為3.10cm。攻擊獵物的時間約0.084秒,在同樣有蛹及孑孓的環境下,捕食蚊子蛹的機率比起孑孓還要高。

水中的移動城堡

本研究主要探討毛翅目鱗石蛾科幼蟲的築巢行為,實驗對象為錐黑長節石蛾,學名為Goerodes corniger Ulmer。幼蟲會利用水中枯落葉片築巢,亦會利用部分植物的新鮮葉片來築巢。葉片巢型可分成「長柱狀」及「長錐狀」兩種。築巢過程可分成咬巢片、修巢片及黏巢片三步驟並反覆進行,築一個巢的平均時間約為7時40分。築巢時會利用後肢來測量巢片的寬度,黏合巢片時不同側面的巢片會錯開排列,巢片形狀的前、後緣呈圓弧狀,左、右緣則凸出成「ㄑ」狀,讓巢片能緊密黏合。各齡期幼蟲的巢內部均具有淡黃色薄膜,可使幼蟲的巢結構更加堅固。 推測鱗石蛾科幼蟲有4~5個齡期,各齡期頭殼寬範圍由小至大分別為(1)<0.18mm(推測值) (2)0.18mm至0.2mm;(3) 0.29mm至0.35mm;(4) 0.45mm至0.55mm及(5) 0.65mm至0.9mm。

光隨意轉-太陽能自動遮陽簾

在陽光照射下,若窗簾關閉會導致房間太暗;打開則使房間太熱。因此我想設計隨著陽光強弱改變角度的遮陽簾。看3D電影時,我發現兩片偏光片重疊可改變透光度,若配合黑色吸熱和空氣受熱膨脹原理,就能做出自動調整透光度的遮陽簾。 用燈泡代替陽光進行實驗,可得到【黑色金屬罐溫度上升與照度成正比】、【空氣膨脹量與照度成正比】、【偏光片透光度與夾角成反比】等結論。利用這些結論設計不需外部能源的裝置,此裝置能依據光照的強弱,自動改變透光度,達到無論室外、室內光線如何,照度都維持在舒適的情況。 由於此裝置不需耗費任何外部能源,可被安裝在房屋或汽車的屋頂或窗戶上,隨時保持室內或車內有舒適的照度,進一步達到節省能源的目的。

支「璃」不破碎-載玻片與撞擊之研究

本研究主要以強化載玻片,避免掉落時斷裂碎片噴濺傷人之實驗為主,利用課堂中包埋昆蟲標本的環氧樹脂,結合觀察實驗常用到的載玻片,進行多層次的包埋。我們調配環氧樹脂,把玻片浸泡後放在透明投影片上,最外層再用資料夾加以固定,一天的時間後即可取出包埋後的成品,進行掉落實驗,自不同高度下推落及滑落,比較經過不同層數包埋的載玻片間強度的變比,亦比較相同的層數下,橫置掉落或直置掉落,載玻片能承受多少次掉落才會斷裂。研究結果顯示,載玻片的強度隨著包埋的層數而增加,推估為撞擊點因素,造成載玻片斷裂之情形。

新鮮牡蠣產地直送的保鮮新配方

我們居住的社區是臺灣重要的牡蠣養殖產地,牡蠣想要維持新鮮美味,需要良好的保鮮技術。這次實驗的目的是探討有哪些天然無毒的抑菌物質可以延長牡蠣的保存時間。在查詢資料的過程中,我們發現臺灣料理中常用的辛香料或調味品,例如蔥、薑、蒜、米酒或牡蠣殼粉等都是天然無毒的抑菌物質。透過實際實驗,發現煅燒牡蠣粉的抑菌效果最佳,大蒜次之,接著是鹽與米酒。依照取得方便性、成本、口味、食用性等不同考量,我們建議家庭可以使用容易取得的蒜、鹽或米酒作為抑菌保鮮材料;產地的蚵農要宅配到外縣市則可將煅燒牡蠣殼粉溶液取代傳統的自來水保鮮,牡蠣殼粉產地自用可減少碳排量,同時也可解決牡蠣殼回收的環保問題。

川流不息—家長接送區停車引導系統設計

在上學時段,校門口的汽車接送區,由於送小朋友上學的車輛經常停留過久,造成後方車輛堵塞,拉長了許多同學通學時間。我們透過訪談與問卷調查,以及車流影像分析後,發現是因為家長個人習慣及下雨因素所造成。 為了改善這個問題,我們參考相關研究與智慧感測設施,並利用IoT物聯網相關元件與程式設計技術,設計出一套可設置於學校汽車接送區,自動執行家長停車時間警示與顯示車位空出狀況的停車引導系統。 為了瞭解系統的運作效能,我們設置了各項環境進行實驗,分別就雨天和晴天、不同下車時間和停車狀況進行模擬,經過感測器校正、程式修改及設備改良後,系統具備停車時間提醒、停車空位引導的功能,可取代原來指揮人力,發揮疏導車流的功能。

翻轉乾坤

在找尋正方體和長方體的展開圖過程中,我們就像展開了潘朵拉的盒子一般,瞬間爭議聲四起,大家你一言我一語,爭相說出同學上衛發現的展開圖,在一片混亂中,我們研究發現了尋找正方體展開圖的規律,並利用這個規律進一步找出長方體的所有展開圖。

銀合歡的愛與愁~澎湖區域生態觀察篇

本研究觀察探討澎湖地區銀合歡的外觀特性及引進歷史,藉實驗了解何種酸鹼值的土壤最適合銀合歡種子生長;長在銀合歡附近的雜草,他們的葉子對銀合歡種子是否具有相剋作用;利用實驗找出對銀合歡種子具相剋作用的植物,盼能有效抑制銀合歡種子生長。 觀察研究顯示澎湖地區的銀合歡多屬夏威夷型銀合歡,是豆科含羞亞科落葉灌木。根為軸根系;莖為直立莖;葉子對生,二回偶數羽狀複葉;多具有褐色腺體一枚;花屬頭狀花序;果實為莢果,內含種子。澎湖引進銀合歡作為牲畜的飼料與薪材,至今最少百年。 實驗研究發現銀合歡的種子喜歡在中性偏酸含沙量低的土壤生長,三裂葉薯的葉子透過淋溶作用會對銀合歡種子產生相剋作用,讓銀合歡的種子無法萌芽。

Rangay-壓鼠陷阱變捉貓神器

泰雅族的傳統陷阱中,利用重力位能儲存能量下壓後,來捕捉住動物的陷阱,統稱為Rangay。老師指導我們,以Rangay壓鼠陷阱為基礎,設計了多組的實驗來探討其安裝方式及科學原理。實驗過程中,我們熟悉了Rangay壓鼠陷阱的安裝方式,也學習祖先流傳蘊藏在Rangay壓鼠陷阱中的智慧。研究過程中,對於槓桿、力矩、摩擦力、重心、繩子張力、合力分力等物理觀念也有進一步的了解。我們參考前人經驗,突發奇想把Rangay壓鼠陷阱做了些調整,將石板換成了籃子,用來捕捉校園裡的流浪貓。過程中遇到的某些難題,也能利用實驗得到的結果及習得的物理觀念,逐一克服解決難題。最後也多次利用改裝調整後的陷阱,成功活捉到流浪貓。所以我們將它稱為捉貓神器。