全國中小學科展

國小組

3D列印排笛

一般國小的自然課堂上都是使用市售的吸管製作排笛的笛管,但如果封口的填充物不對,要吹出有音階的聲音很難,實驗可操控的因素也有侷限性。本專題的構想是利用3D列印機來製作排笛的笛管,找出管長、管壁厚度、管徑、管形對聲音輸出的影響,並和傳統的國小自然課常使用的市售吸管製作的排笛做比較,再依據實驗的結果利用Scratch寫出一支程式,只要輸入想要製作的音頻,就能計算出3D列印笛管需要的長度及可行的管壁厚度、管徑和管形,最後再利用3D列印出一支有音階規律的排笛,透過它能演奏一首簡單的歌曲。

磚「心」勘查---自製不同材質隔熱磚塊的物理性質探究

溫室效應的緣故以致全球溫度不斷上升,氣候的變化也讓人類開始正視這問題,氣溫升高造成不舒適感、動植物生存受影響,都是地球發出的警訊。而氣溫不斷上升,也會影響建築物的室內溫度,因此,本研究想藉由隔熱磚的製作,探討不同比例與材料製作隔磚塊其效果如何?不同材質的隔磚塊其隔熱效果的狀況是否有差異,為降低教室內的溫度找出方法,最後再針對研究結果進行討論與建議。

驕傲的蚊鳴~探討影響埃及斑蚊產卵的環境因子及防治方法

自然狀況下之發育過程,埃及斑蚊的生命週期約為40天,而人工飼養埃及斑蚊,因幼蟲取食容易獲取更多營養以致於其成長快速,較短生活史約為29天。影響雌蚊產卵的因子可分為:(1).水的深淺:雌蚊偏愛在8cm深的水域(2).有無土的積水容器:雌蚊偏愛無土的乾淨水域(3).明暗程度:雌蚊喜愛陰暗環境下產卵。 在實驗觀察箱(90cmx30cmx42cm)中進行,但是我們發現利用淺藍色黏板及10%淺藍色糖水防蚊罐都能捕獲埃及斑蚊為數不少的數量,屬於較好的防治方法。任何一種防治方法都無法有效根除埃及斑蚊,防治埃及斑蚊應該採取綜合防治方法,例如:採用淺藍色黏板掛於埃及斑蚊常出沒的地點,且利用10%淺藍色糖水防蚊罐置於陰暗處捕獲埃及斑蚊。

「腳」度「偏偏」-自製拇趾外翻角度檢測器

拇趾外翻在生活中是常見腳部疾病之一。本研究從坊間自我檢測為出發點,成功製作出一個更有效、更快速、精準的拇趾外翻角度自我檢測方式及裝置。 我們構思各階段檢測裝置並進行改良,最後從可變電阻的電阻值轉換成角度為發想,成功利用Arduino量測可變電阻不同電阻時的電位差,轉換成角度,結合足邊測量板,完成可立即顯示外翻角度、警示且具藍芽功能可記錄數據的模組化拇趾外翻檢測器。相較於其他檢測方式有方便、快速、便宜、準確性佳的優點,除可提供大眾自我檢測以達到提前預防的功效,具有數位化功能的檢測器透藍芽模組及專屬APP,可以將檢測數據資訊化並上傳雲端提供給使用者或醫療人員在未來做長期追蹤。

成雙成對多面體

本研究是先找出正多面體的每一個「面」上的中垂心,並將相鄰「面」的中垂心相連,紀錄所形成的多面體結構,並歸納出規則原理,進而推論至阿基米德立體。 我們嘗試以「相鄰中垂心相連」的研究方法,用針線實際的連接柏拉圖立體模型的中垂心。結果歸納出四個規律分別為點面個數會互換、邊數不變、面形邊數是原圖共點面數、原面形邊數是新頂點共點面數。而這四項規律推論到阿基米德立體一樣適用,並且在本研究中獲得驗證。 研究中更發現到柏拉圖立體與阿基米德立體的對偶圖型關係,其中正六面體與正八面體互為對偶;正十二面體與正二十面體互為對偶。

淺眠與熟睡?探討含羞草葉柄的睡眠律動

含羞草睡眠運動的研究雖然很多,但目前為止對含羞草睡眠運動時葉柄會上下運動的觀察卻很少。在本研究中,利用資訊科技對含羞草睡眠運動進行24小時的觀察,整合記錄葉柄上下運動的週期,我們發現每晚含羞草葉柄會自發性的先下後上運動一回,此運動週期我們稱為含羞草葉柄的「睡眠律動」。此睡眠律動在幼株、成株明顯不同且與生長環境的日照和水份有關。在陽光充足下,幼株的葉柄會較快從低處爬升並在高處徘徊較久,隨著成長,成株的葉柄會逐漸變成在低處停留較久,近黎明時分才升至高處。若生長在無陽光照射的含羞草,則無此睡眠律動轉變,顯示植物也類似動物有淺眠和熟睡時期的不同睡眠律動型態。另外,若缺水時則睡眠律動會停止。

「稻」高一「齒」、「磨」高一丈- 探討褐飛蝨的齒輪構造與運動方式的相關性

好奇褐飛蝨齒輪的秘密,實際飼養並觀察牠的身體形態與習性,進一步製作3D紙模型認識結構。以顯微鏡找出齒輪在若蟲後足轉節處,為正齒輪占轉節角度60~80度,齒數隨蟲體變大增加。成蟲沒有齒輪,轉節較若蟲大,腿節、脛節和跗節比例較長助於運動和抓握,六足連動跳躍時平均距離長,平面移動三足步式。驗證蟲體轉彎上下安全又省力,3D列印製作齒輪模型模擬蟲體運動,比對步足模式找出與齒輪相關性。若蟲腿部短、步行較緩慢,平面移動步足模式和成蟲相似;順逆時針轉彎以5或6足齒輪帶動其他足轉動。跳躍時轉節和5,6足開啟後,齒輪瞬間合起卡住,5,6足拉直跳躍。齒輪讓若蟲順利步行、跳躍逃生,推測是為了適應水稻的構造。

四「瓶」八穩~環保浮筏載重之研究

我們運用資源回收的寶特瓶和EVA軟質地墊,來快速組裝穩重安全的環保浮筏。研究發現,當載重浮筏底面積和高的比值越大,重心位置越低越穩定,回復力矩越大,穩度越高,載重能力越大(在小於最大浮力的情形下)。同時還發現,模組重心吃水深度(dw)、模組吃水深度(d)、重心與浮心高度差(Δwb)、模組頂部與重心高度差(Δtw)等四個參數,也會影響浮筏的最大載重(W),並自創一個快篩函數f(dw, d, Δwb, Δtw),可以大致計算出浮筏最大載重的變化趨勢。我們結合自創的快篩函數,設計自製可以裝填不同重量物質的環保浮筏,可以推廣至各水域,作為安全可信賴的救難設備,兼顧環保與救難的雙重功效。

看我「七」十二變~找出七餅皮黃金比例的十二道工法

「七餅」,也就是春捲,每到清明節,金門每個家庭都會準備這道美味的菜餚,可惜一張七餅皮卻得之不易,每家店總是大排長龍,排隊以小時起跳,三、四個小時更是家常便飯,因此興起自製七餅皮的念頭,請教師傅並查詢資料後發現,七餅皮製作不易,各家比例也大不相同。因此,我們決定動手研究:研究不同水量、不同鹽巴量、不同攪拌時間、不同環境溫度、不同水溫、不同煎餅時間、不同放置時間以及混和不同種類的添加物對七餅皮之影響。其次,設計「承重測量器」、「拉力測量器」及「咬切測量器」檢測七餅皮的咬勁與承重能力,藉以得到最佳製皮方法、流程及配方比例,讓每個家庭可以自製出黃金比例的七餅皮。

”因數”小子之不能”除”的秘密

本研究發現互不整除的組合個數在2至N/2((N+1)/2)之間。且快速找出其中一個互不整除的最少組合內容為(N-1,N)且必有(2,3)。 當N為質數,組合個數(P)為2的情況下, 1~N的組合數量(a_N)有aN=aN-1+N-FN的關係存在。組合個數(P)的組合數量(a(N,P))有a(N,P)=a(N-1,P-1)+a(N-1,P)的關係存在。也出現連續數的狀況,連續數的數量與N及組合個數(P),呈現N-2(P-1)的關係存在。 另外,我們創造了「互不整除表」,透過螢光筆劃線即可來快速判斷該組合是否為互不整除的組合。我們也可以透過「互不整除表」快速找出組合個數為2時,1~N的組合數會有多少種組合數量。