全國中小學科展

國小組

弦外之音箏有趣

根據自然課本「聲音與樂器」單元,自製一台跨越三個八度的古箏,透過控制琴弦的張力,驗證「弦愈粗、愈長、張力愈小,其音調愈低;弦愈細、愈短、張力愈大,其音調愈高」及八度音之間振動頻率為1:2的規律;以Audacity分析波形及頻譜圖,比對雁柱、音色、調音方式間的關係。歸納10位音樂專家對音色佳的定義,以音準、響度及波形為音色指標,改良第一製尼龍弦箏,再製第二製榫接尼龍弦箏及第三製榫接鋼弦箏,比對三者經不同時間及彈奏次數的偏離音準幅度;以分貝計測無音箱、有開口音箱、無開口音箱的響度差異;觀察不同製作方式、音箱形式及弦的材質之波形,依響度能量削弱時間及聲音延長時間,比較其變化與市售古箏的差異,找出自製古箏的最佳條件。

海洋保衛戰--漂浮垃圾收集器

本研究的目的是要設計海洋漂浮垃圾收集器,研究中第一代的主機採單螺旋、收集器採浮桶式設計,但浮桶的設計遇到水的浮力過大及容易進水的問題。經過改良後,第二代的主機維持單螺旋、收集器改為網撈式設計,但降低主機桶身高度和捨棄浮桶的設計以減少浮力,卻因網子在水中的阻力過大造成網撈無法旋轉、主機自轉的問題。第三代的主機改為雙螺旋、收集器維持網撈式,雙螺旋主機使主機不自轉、網撈旋轉,且網撈進行七大改造並在內部加裝長形邊框,最後在實測中成功收集球狀、長管狀及片狀等三種形狀的塑膠漂浮垃圾,實驗中發現:同一長度的邊框都是以球狀漂浮物乒乓球的收集成效最高;不同形狀的漂浮物收集成效最佳的長形邊框,其長度則各有不同。

複眼「視」界不複雜

科學報導提出蒼蠅的視覺會被斑馬條紋擾亂,生活中也發現打蒼蠅時蒼蠅總會先一步飛走,我很好奇蒼蠅用複眼看到的世界,於是動手製作透明複眼模,但每顆複眼小眼太大顆且相連處有空隙,無法模擬複眼看到影像,所以改用投影機專用複眼鏡片來實驗。首先模擬蒼蠅複眼看到的斑馬影像,並計算斑馬外觀所佔整體複眼影像中的複眼顆粒數量比例,發現蒼蠅飛近斑馬影像越來越大時,複眼看到斑馬外觀所佔的比例越來越低,此導致斑馬條紋會擾亂整體複眼的影像。而透過複眼鏡片觀察節拍器上手掌的前後和左右運動,結果發現在動態成像中複眼比人眼靈敏,而兩個複眼鏡片疊加形成的莫列條紋,在轉動20度與40度疊加時靈敏度最高。複眼真是大自然演化的精心傑作。

「木氣」沖天-木氣爐構造對木質顆粒燃燒之研究

透過多次觀察焚火台的經驗,並發現這幾年大家開始採用比較環保的木質顆粒當作燃料, 在這次不斷的研究中,逐步發現自製木氣爐搭配木質顆粒燃燒的效果差異。我的研究共有七個研究目的,分別為木氣爐原理與材料調查、自製木氣爐、探討自製木氣爐外罐口徑大小對木質顆粒燃燒的影響、探討自製木氣爐內罐底層孔洞大小的對木質顆粒燃燒的影響、探討自製木氣爐內罐上層孔洞大小對木質顆粒燃燒的影響、探討自製木氣爐內罐上層孔洞排列形狀對木質顆粒燃燒的影響、經參數優化的自製木氣爐及改良裝置的比較。隨著一次又一次的實驗,漸漸發現一些問題,在實驗中試著改良我的木氣爐,最後藉由數據分析,做出一個最適合搭配木質顆粒燃料的野炊木氣爐。

太平溪下游堤岸施工種類生態知多少?

太平溪下游的堤岸種類分為全水泥、水泥+石頭、水泥+石頭+磚塊、水泥格子磚(中間泥土地)、泥土(四周用水泥格子磚)、泥土(中間用水洗石子地做間隔,分成兩塊或三塊的地)和泥土斜坡(中間用泥土坡道來分成兩段),我們想要了解施工堤岸工程的不同對於其生態的影響。進行多次觀察後,發現各自的優點、功能(或功用)、以及對於生物通道的影響,本研究發現太平溪下游堤岸施工種類眾多,因此我們評估這些堤岸施工鋪面是否適合生物通道,並針對阻礙生物通道的堤岸鋪面,提出解決的方案。希望透過這項調查能喚醒大家能讓人類與生物共存,不要破壞自然的生態環境。

水中龍捲動起來!

漩渦樣態像極了水中的龍捲,生活中有許多水中龍捲的發生與應用。我們想要製造出美麗完整的多龍捲,並且讓它們能自由自在的移動,那麼需要哪些條件呢?首先本研究先從電磁攪拌器產生的水中龍捲了解基礎特性,然後自製小體積的可移動水中龍捲產生器,接著有系統的實驗,依序由移動單龍捲、移動雙龍捲、再到移動三龍捲,逐步探索移動水中龍捲的生成條件與影響因素。實驗結果發現水中龍捲會受到移動速率與彼此距離的影響,移動越慢越有利於生成,而多龍捲之間過於靠近則會有相互消長的變化。值得一提的是,旋轉移動的方向如果與龍捲自轉同向,竟然會讓各種移動多龍捲的生成,全部都有顯著的提升。移動中的多龍捲具有豐富多樣的變化,十分有趣。

分組史考特

本研究在探討各小組成員最多n(n≥1)人,且符合分組條件的情況下,所構成班上學生人數之最大值及計數方法,藉由觀察、尋找關係與樣式、猜測、檢驗與論證的探究過程,進而發現各小組成員最多n人時所構成學生人數最大值之計數方法,其解法可分成唯一解、多重解,並發展出計數公式與應用如下: 一、在n×n(2≤n≤6)的方格表,只有5×5有多重解法,其他都為唯一解。 二、在n×n(n>6)的方格表,都有多重解法。 三、學生人數最大值之計數公式為,將(n的平方)減掉(n除以每一列(x)所得之餘數),並分別求出當n為偶數(2k)與n為奇數(2k+1)之公式。 四、辦活動分組時,可藉由本研究所發現對參與學生的快速編碼法,以確定活動參與人數的最大值,進而用來準確預估最多可報名人數。

TOP-YOYO

我們利用廢棄的光碟作出溜溜球(Yoyo)與陀螺(Top)結合而成的Top-Yoyo:由針筒做軸,廢光碟作輪,輕鬆即可做成我們設計的環保玩具。 「最佳組合」為:選擇棉線、輪軸比8-1、間距1cm、光碟數量4+4、底盤高度2cm並在針筒內加油。可做出高效能的Top-Yoyo: 反彈高度:77.80cm 陀螺旋轉秒數:58.58秒 反彈次數:10.80次 高點偏轉:18° Top-Yoyo不但能當作溜溜球玩,它比傳統陀螺更好操作!使用針筒活塞作握把,輕輕一拉線便能打陀螺,收線的時候只要當溜溜球回彈次數即可輕鬆完成。小組最後再將其升級為「色彩混色教具」,寓教於樂同時也能為環保盡心力!

天然的風扇-黑白條紋的空氣對流

全球暖化越來越嚴重,想知道黑白條紋是否有助於空氣的對流或升降溫,可以減少能源消耗和耗電的降溫設備等。此研究在木板上塗黑白條紋的油漆,利用粗細、顏色,測試木板的升、降溫速度。並利用紋影法觀察氣流的變化。 研究發現,任何顏色的木板都有氣體的流動和對流。其中,有黑白條紋的對流較其它明顯。也發現,黑色區塊越大對流就越強烈,如果在黑色的區塊加入適當的白條紋,對流效果比純黑色強。 最後發現,粗黑細白氣體的對流效果最大,升降溫最快,可用在一些需要快速升降溫的物品。例如:太陽能板、杯子。細黑細白條紋升降溫最慢,可用在一些需要保溫或維持溫度的產品,例如保溫箱、孵蛋箱等設備,這樣不僅可以節省電費,讓生活變得更舒適。

柏努利吸盤真厲害

生活有多元吸附物品方式,如磁力、吸力。而磁力只能吸附鐵和磁鐵或利用吸力抽取近似真空來吸附物品。當我們了解柏努利原理可產生吸力後,便想利用此原理製作吸盤,可輕鬆的吸起物品而不破壞物體表面,本研究結果發現1.在水管吸塵器和兩紙張吸引實驗中要先造成兩端或內外氣流速不同,造成壓差形成吸力現象。2.不同開縮口比較其吸管吸附水位產生壓差現象。3.柏努利概念吸盤吸附物面積需大於噴氣口尺寸,方可吸附。4.自製柏努利吸盤可吸附平均最大載重約191.22克且吸附平均落差高度可達84.3公釐。5.吸附物以重量輕、面積適中、粗糙面及吸附部位是平坦片狀為主。以上這些研究讓我們發現"吸力"的多元性,希望能更有效提供在日常生活中的便利性!