全國中小學科展

國小組

「視」不可擋

本研究旨透過「三視圖」的認識與研究,利用「貼盒法」進行其反向思考,找到多生三視圖的種類與樣式、規律性及積木塊的極值,並推廣到4×4×4的方塊,甚至n×n×n。最後由顏色、數字的介入,使三視圖產生獨一性,並加以延伸其概念,發展出「數獨積木」的玩法。 在研究「三視圖」的過程發現到前視圖與右視圖的視角交會處的個數≤(前視圖視角個數∩右視圖視角個數)就會產生多生三視圖,極值也會隨著三同圖或二同圖等,規律有所變化。過程中不僅助於培養學生觀察能力、空間想像能力、形象思維能力和幾何直觀能力,對於發展空間概念,更是有一定增強作用,希冀透過我們發明的「數獨積木」可以讓這些概念更能夠被大家廣泛接受。

好蝦!吃了甚麼?

觀賞蝦是台灣近十年來休閒養殖的出口大宗,台灣在血鸚鵡由板橋人陳延清於西元1988年首次雜交成功後一舉打響台灣休閒養殖在世界的地位。然此後沉寂了很多年直到2002年黃琪文先生成功由黑殼蝦選育並發表之火焰蝦(flame shrimp)又再次為將台灣搬上了國際舞台(黃,2015)。本實驗旨在探討新米蝦飼養時在人工飼料、天然葉子、過濾濾材、pH、TDS、硝化菌養成等之關係,並透過實際飼養所取得的數據,以科學的方法分析所得結論做為飼養觀賞蝦的民眾一些建議。

以樹為師~探究兼顧發電效能及土地利用多樣性的太陽能板立體空間排列型式

發展太陽能源是世界趨勢,然而在地狹人稠的台灣,更突顯出太陽光電與人類自然之間的土地利用衝突。為了兼顧太陽能發電效能及土地利用多樣性,我們想到讓太陽能板由平舖式改為立體空間排列化身成太陽能樹,讓樹上方具有發電功能,樹下空間可供利用。 為求最佳發電效能,本研究仿生七種植物葉片排列方式,模擬三個季節太陽仰角與方位角進行光照實驗發現:影響夏至太陽能樹受光面積表現在於太陽能樹俯視視角的葉片排列分散程度;影響春分和冬至則於側視視角的葉片排列分散程度。再以太陽日照量理論值計算各樹型發電量,最後我們找出輪生樹為受光面積及發電效能最佳樹型,以提供發展能兼顧太陽能發電效能及土地利用多樣性的太陽光電方向。

「浮」裡「浮」途~澎湖北寮與他國浮石之比較

本次實驗以澎湖、日本、菲律賓的浮石進行實驗比較,結論如下: 一、比較三地浮石的物理性質 物理性質略有差異,且澎湖與菲律賓較相似;另外,利用偏光顯微鏡可知,三地浮石呈現的礦物光澤的顏色相似,顯示其成份類似,只是比例的差別。 二、比較三地浮石的化學性質 遇酸性水溶液時只有澎湖浮石產生氣泡,可能含有碳酸鈣;滴水後,三地浮石粉末皆會使水降溫。 三、探究澎湖北寮地區浮石層的分布與地質事件 北寮地區浮石層分布於摩西分海以東肉眼可見約159公尺;經粒徑分析推估,應為單次性火山噴發造成。 四、推測澎湖北寮地區浮石層形成的途徑 透過菲律賓火山的位置圖、洋流流向路徑圖的比對,認為菲律賓火山浮石確實很有機會沿著洋流漂來澎湖。

化險為夷~五斗櫃傾倒因素之改良

本研究起因是在生活中出現五斗櫃翻覆的新聞提到重心問題,便透過文獻探討整理相關研究,發現重心與各領域均有關係,於是我們決定進行五斗櫃的探究,發現以下結果: 一、重心位置與櫃體深度有極大相關,當重心移出櫃體時有增加翻覆的危機,其中受拉力面越長越容易傾覆。 二、支撐腳與五斗櫃傾覆亦有極大相關,支撐腳高度、粗細、數量、形狀設計均影響五斗櫃的穩固性,當腳柱越短、與地面接觸面越大、數量越多可以增加更多拉力。 三、當櫃體底面積增加能有效降低五斗櫃傾倒的現象。 本研究更進一步改良五斗櫃的設計,使重心配置可以隨著層櫃的拖拉而降低,讓櫃體不至翻覆,期望對改善生活有更多的貢獻。

「繼」憶時「光」中的「餅」

本實驗之研究目的在找出繼光餅的最佳配方。以不同比例的麵粉、酵母粉和水溶液種類設計出三組實驗組、每組三種不同配方共7種(每組皆有一個原始配方),找出麵粉和酵母粉及水溶液對繼光餅的影響。本研究使用電腦軟體imagej測量氣孔數量、砝碼加壓法測量其硬度及回彈度、體積置換法來測量體積的改變,以科學化數據觀察,量化紀錄資料比較繼光餅本體外型和品評口感,綜合比較結果,最後第一組實驗以高筋麵粉、第二組以五克酵母粉、第三組以鮮奶口味為本研究最喜愛的配方。最後無添加酵母粉及更改水溶液為高粱酒的繼光餅不受到大家的喜愛。

「互」 貴「花」開-海路應用之初探

互花米草佔據金門沿海造成生態危機,我們將滿坑滿谷的廢棄互花米草做實驗,讓互花米草再生利用。 由實驗得知,將互花米草添加於混凝土裏,測得坍度符合中度工作性,而混凝土內有綁紮互花米草三角形與正方形圍束數量越多,抗壓強度越強;且長方形下層綁紮條數越多,抗彎強度也越強,並實際鋪設校園步道堅固耐用。 現有「海路」採無筋混凝土施作,是因為鋼筋埋入潮間帶的「海路」會生鏽脹裂混凝土,今可「就地取材」將互花米草應用於「海路」,互花米草長期生長於潮間帶且不會生鏽脹裂,不僅可提升強度,還可讓廢棄互花米草變廢為寶,因此我們推廣宣導及自製金門特色文創-文鎮、杯墊、手機架等義賣做公益,達成SDGs,開創「永續金門」新局面。

以泡致淨~家庭廢水以自製泡沫分離裝置製造再生水

台灣缺水,家庭廢水也因含有清潔劑會造成環境污染,促使我們思考如何用簡單的方式來處理家庭廢水,讓廢水變乾淨,循環再利用。 本組查詢歷屆作品和文獻,發現有人利用泡沫分離法去除污水中的重金屬,但需添加其他物質來處理,而市售廢水處理產品多採過濾沉澱方式,不僅設備昂貴,也需不斷換耗材。後來我們觀察家庭廢水多含有清潔劑,其本身就有起泡特性,又看到魚缸的蛋白分離器結構可淨化水質,我們就進一步延伸自製出不用添加物質即可使用的泡沫分離器,延續去年北市科展作品,今年我們將裝置實際用來處理家庭廢水,實驗證明廢水變乾淨了,每秒最大處理流量約96 毫升,我們並自製腳踏式抽水泵,將處理後的再生水抽到馬桶水箱供沖水使用。

想看「膜」「換」色彩-----試試「摀」音「佈」全

聲音可視化可以協助患有聽覺障礙人士把聲音轉化為看得見。本研究先了解直立薄膜因為光干涉出現的色彩變化原因與特徵,做聲音視覺化的初步探究;再以OnLine Tone Generator軟體輸出正弦波音階與鋼琴音階振動薄膜,分析聲音振動後薄膜顏色的色階RGB數值變化,做為聲音可視化的進一步探究。經由探究文獻與本研究結果,聲音振動肥皂薄膜要達成可視化,我們研究出可以下列條件比對驗證:聲音振動使薄膜外觀顏色出現複雜變化、精細化但可區透過色階RGB分別差異,可重複驗證結果且幾乎無差異,隨頻率改變外觀顏色一起改變。最後我們應用鋼琴振動薄膜可視化圖形編輯小星星樂譜。

頂刮刮-智能刮水車之探究

本研究主要探討如何製作出一臺智能刮水車,透過自製的車體連接刮刀,使用拉伸彈簧連接刮刀與車體,提供路面高低時的緩衝,與刮水時的拉力。經過實驗證明,使用雨刷搭配1 kg的彈簧拉力可以將積水刮開621公分,透過自製積水感測器,可以感測車輛是否通過積水,感測器安裝在刮刀前方,能有效的了解刮刀內是否有還有積水,搭配刮刀升降系統,在有積水時放下刮刀,在車輛行駛時刮刀上升,將刮刀摩擦力影響降到最小。透過電子羅盤定位籃球場的方位角度,自動修正刮水車前進偏移的問題,搭配量測車輛速率後,配合換算距離的方式,讓刮水車順利實現在籃球場上來回刮水的功能。