全國中小學科展

國小組

等一下!第一名的結論對嗎?-有關凹陷乒乓球如何復原的研究

59屆國展國小組物理科第一名作品提到「球殼內空氣受熱膨脹而造成的壓力增加效果,對凹陷乒乓球的復原產生極小的作用」。實際經驗:凹陷乒乓球一旦有孔就無法遇熱復原,所以想確認實驗。 用自製壓球器確保凹陷的深度與形狀後,確認相同凹陷乒乓球遇熱後沒孔的球可復原,有孔的則不能。利用自製氣壓計確認了59小物作品中球殼內部空氣受熱產生的壓力被嚴重低估、讓凹陷乒乓球恢復所需壓力被高估。 我們重要實驗的結論有二,第一:「氣體受熱膨脹是讓本研究中凹陷乒乓球復原的重要原因」此與59小物的結論不同。第二:我們體驗到同稱作"凹陷乒乓球",差異可能非常大(材質、厚薄、凹陷形狀…),因此還是可能在某些狀況下59小物觀察的現象存在。

「豆」志高昂的「漿」來-探討毛豆漿的營養成分

由學校講座知道原來毛豆是黃豆的小時候,是同種植株。本研究目的是探討毛豆漿的營養成分。為了瞭解大豆生長過程,先進行實地踏查,再以自製不同品種的毛豆漿、黃豆漿與催芽豆漿進行實驗,本研究透過自製透光儀發現,毛豆漿的蛋白質含量與黃豆漿、催芽豆漿差異不大;利用本氏液檢測發現,與黃豆漿、催芽豆漿相比,毛豆漿中的葡萄糖含量略高,在總生菌數測試片上菌數較少;利用碘液檢測顯示,毛豆漿具有直鏈澱粉,易被人體消化與吸收,可以製作成毛豆粿製品。因此期許未來可以利用毛豆具有直鏈澱粉的特性,研發不同的毛豆製品,讓富含蛋白質與直鏈澱粉且營養豐富的毛豆,可以推廣給大家,擁有更多的應用價值。

懸「移」浮現-聲懸浮變因對懸浮效果之研究

我們從網路發現超音波居然能讓保麗龍粒懸浮在空中!對聲懸浮產生興趣後,我們自製能調整高度的檢測裝置,進行聲懸浮變因和移動的探討。 我們歸納最適合MiniLev聲懸浮裝置的換能器是上T下R頻率40 kHz、直徑16mm、開放型、收發分體,最佳懸浮高度為15mm,第二節點承載效果最佳。當高度改變,新節點是以「上下交替」方式增加,造成保麗龍粒上升距離為拉高高度的一半。 我們發現焦距15cm凹透鏡適合當反射板,防水且懸浮效果更佳,可取代不防水的換能器R。薄片適合當懸浮物,懸浮穩定且因「下大上小的順時針螺旋形力道」造成自動旋轉效果。色紙經手工或雷射雕刻機設計與切割,能製作可懸浮與旋轉的美麗造型,藉由控制高度還能改變轉速,是值得推廣的科普活動!

螞蟻的大鋼牙—探討多樣擬大頭家蟻(Pheidologeton diversus)的大顎構造與覓食和防衛行為的相關性

為了瞭解校園中那些螞蟻具攻擊性及攻擊武器有何特別之處,本研究進行螞蟻族群與行為的調查並以顯微鏡觀察其結構。發現多樣擬大頭家蟻(Pheidologeton diversus)是校園中分布最廣且具攻擊性的螞蟻,牠無螫針和蟻酸,主要是以大顎進行覓食與防衛,而且工、兵蟻的大顎構造也不同,為了解其差異對力的產生有何影響,本研究以自製的力學測試裝置及大顎放大模型進行實驗,結果發現:兵蟻的大顎粗短,但有寬大的頭部,產生的閉合力為工蟻的9倍;而工蟻的弧形大顎細長,有較長且尖銳的顎齒,可產生較大的抓力,讓獵物不容易滑脫;另外兵蟻鏟形的大顎,能發揮力學上斜面的作用,可產生較大的切斷力。工蟻和兵蟻運用彼此構造的優勢,相互合作,能有效率地進行覓食與防衛。

雙音筆筒樂器的研究

有天我們在雜誌上看到曾侯乙編鐘出土的消息,報導中說這個鐘除震驚了中國,更受世界矚目,這讓引起了我們對這個鐘好奇,除了讚嘆古人的智慧與技術外,要如何將繁雜的青銅編鐘鑄造技術,簡化應用在日常生活中,做成實用又能演奏的樂器,讓編鐘不再遙不可及,就成了我們要進行這個研究的主要目的。本研究中,除請老師帶領我們如何依據周禮考工記中所述編鐘的各部位比例來製作筆筒筒身,利用等比級數法來理解合調性音高的音頻,並透過對編鐘樂器的理解,期待在實驗的過程中找製作出陶製雙音筆筒編鐘樂器的模式。

池面上的拉花-探討南方圓豉甲(Dineutus australis)的習性及動物行為

南方圓豉甲屬於完全變態類的水中昆蟲,為肉食性,主要是靠嗅覺來找到獵物,視覺與振動的感官並不明顯。雄蟲前足跗節特化呈牙刷形吸盤,藉由吸盤的特性使交配順利進行。游泳模式有:(1)直線略帶S型衝刺。(2)點動前進。(3)繞圈旋轉(順時針及逆時針都有)。(4)展翅及繞圈旋轉。豉甲蟲發現(嗅覺偵測到)食物時,會啟動繞圈模式,透過繞圈產生漣漪,其它豉甲蟲偵測到水面波紋後又被啟動,因此水面的波紋很多,擾動了微環境的氣流,使得更多豉甲蟲嗅到食物的氣味,進而群策找到食物,是互相合作的覓食策略。豉甲蟲與水黽會互相競爭食餌但會驅離水黽。豉甲主要是在水面上巡游覓食,而仰泳椿、溪蝦的生活區位是在水面下,因此覓食區域不重疊,所以互不影響。

自製天然漢方賦活洗髮液—探討洗髮精製作

天然中草藥是東方人崇尚的健康養髮方式,於是我們萌發了自製漢方洗髮精的念頭。我們先以市售洗髮產品訂定檢測洗髮精的標準,再以胺基酸起泡劑做為基底混合椰子油或弱酸性起泡劑測試不同比例洗髮精基底的清潔效果;結果顯示出:添加椰子油起泡劑比例越高時,去油力與去汙力都會增加,但沖洗的時間也越長,需耗費更多的清水才能洗乾淨。添加弱酸性起泡劑可增加起泡力,而去油及去汙力,則在添加比例至5%時,清潔的效果最佳。我們於是決定用胺基酸起泡劑25%搭配弱酸性起泡劑5%的比例,做出洗髮液基底,並用皂莢、何首烏、當歸及乾薑熬煮出來的萃取液取代原本的水,再利用食鹽來增加洗髮液的稠度,調和精油來滋潤髮絲,便製成了天然漢方賦活洗髮液。

「形」之互動,隱「力」再「線」

本研究探討懸浮裝置中心軸線、邊繩與載重的關係。透過改變中心軸線與邊繩的夾角、距離,找出影響裝置平衡載重的因素,並透過中心軸綁彈簧及使用彈性包裝繩代替棉繩,觀測載重時張力與拉力的變化,並自製搖晃振動裝置突破平衡與載重兼顧的測量困境,以破除反重力的迷思,找到增加平衡載重的方法,結果如下:一、裝置上下底層的材質會影響平衡與載重的結果,以壓克力條製做最佳。二、中心軸線的位置、邊繩與其夾角會影響裝置平衡與載重。三、裝置維持平衡最少綁2條邊繩,而中心軸繩與邊拉繩的數量越多,可承載重量越重。四、利用懸浮裝置與斜張橋概念研發雙臂懸浮跨河大橋、懸浮吊橋及雙臂輕軌,以達疏通交通兼顧使用、美觀之效。

皮革的泡澡攻略

在這次的研究中我們嘗試採用植物染的方式來染皮革,因文獻中並沒有皮革植物染的相關資料可以參照,我們參考動物性材質的布料如蠶絲、羊毛的相關文獻來設計實驗,染劑則選用天然的中藥茜草與山梔子。 研究中發現與染布不同的是,染皮革時要加入滲透液才能讓顏色更均勻附著在皮革上。而加入不同的媒染劑,可以變化染出來的皮革顏色,明礬會讓染劑在皮革上顏色變得更鮮豔;加入醋酸銅染出的皮革變成咖啡色;醋酸鐵會讓皮革顏色偏黑。浸泡時間的長短也會影響皮革的顏色變化,溫度也會影響皮革呈色,我們將變化依次紀錄,找出規律,從而在皮革上染出想要的顏色,最後塗抹表面處理劑防止氧化褪色,並配合皮革工藝製作出兼具美觀與實用的皮革文創商品。

淨「塑」撤離 「鐵」定「油」效

水中塑膠微粒嚴重危害生物的生存,本研究擬探討清除水中塑膠微粒的方法與原理,以制定清除的參考流程。先用油料吸附水中塑膠微粒,再利用鐵磁性吸油劑吸附含塑油料,最後用磁鐵吸起清除。研究分為兩部分探討,一、油料與塑膠吸附的情形與影響因素;二、吸油劑與油料的吸附效果。為了放大觀察塑膠微粒與油吸附的情形,用塑膠小圓片模擬塑膠微粒,並作為吸附效果的量化數據;用油層高度比例法來量化吸油劑的吸油效果;以燃燒法和促鏽法自製鐵磁性吸油劑,與市售鐵氧化物比較。結果發現,塑膠種類、油酸價、水溶液種類會影響塑膠與油料的吸附。以燃燒的鋼棉、鐵粉、四氧化三鐵作為吸油劑,進行三階段多層次處理可以節省成本,也減低水汙染。