全國中小學科展

國小組

排對了會更強-磁鐵排列研究

本研究採用程式推算與實測驗證實的方式,試圖找出能產生最強磁力的磁鐵排列組合。實驗結果所找出的排列方式與海爾貝克陣列(Halback Array)一致。另外,我們嘗試製作「磁力線魔鏡-Ferrocell」來觀察上述實驗的磁力線形狀,探討磁力線與磁力的關係。「磁力線魔鏡」可以方便、清楚的看到磁力線形狀,或許能成為課堂上不錯的教具。最後,我們進行引導磁力線的實驗,利用矽鋼片改變磁力線來增強磁力,觀察各種鋼片與磁鐵的搭配方式對磁力大小有什麼影響。同時也試做了可以開啟、關閉磁力的「磁力開關」,展示改變磁力線的實際應用。

咖啡渣菜不菜?有機肥的成效探討

現代人對咖啡的需求量很大,煮完咖啡後剩餘的咖啡渣常被丟進垃圾桶,因此我們想知道咖啡渣是否能像蛋殼、果皮、茶葉渣等當做肥料,來幫助植物的生長。我們實驗分為兩階段,第一階段,以我們常見的將廚餘直接鋪在土上面施肥,但發現效果不好;經過修正後再進行第二階段。我們單純討論福山萵苣的成長,並將廚餘分成腐熟與未腐熟的方式栽種福山萵苣,我們發現咖啡渣以外的廚餘經過腐熟後再進行堆肥效果好過市售肥料。之後也嘗試將咖啡渣和其他的肥料混合與調整咖啡渣的比例,希望找到能幫助植物生長的方式,但原本期待咖啡渣能變身成廚餘黃金,實驗結果卻讓人從夢中清醒,咖啡渣雖能提供養分,但容易結塊的特性,造成對植物的生長幫助有限!

數位彩色參數測量溶液性質

本研究探討溶液顏色與色彩參數RGB 值關係,在測量裝置開發上:光源上採用平板螢幕發光,讓試管色彩數值均勻,也可調整入射光強度與種類。在容器上,以方試管改善圓試管的不均勻吸收。以五層(長)試管,驗證多層數、高濃度,對應RGB 值會規律下降。所設計的裝置與手機 colormeterapp方法,可即時、簡單地測量方框內色彩參數平均值。以上設計已成功提供有色化學反應研究。 以此新設計,研究6 種指示劑酸鹼變色,將指示劑分類,並找出分子結構與 RGB 值關係。也成功應用在化學反應速率測量上。這發展出的方法裝 置,能應用在生活上,藉由將色彩變化定量,來解決許多問題。

清潔溜溜河底撈—探究河流中攔截塑膠垃圾裝置之效能的微型實驗

我們關切河流的塑膠垃圾汙染問題,發現「水流方向和擾流狀態」是影響河流中攔截塑膠垃圾裝置的重要因素,所以進行微型實驗探究其效能。 我們實地探勘了淡水河下游及其能攔截塑膠垃圾的裝置,依據河流曲流設計微型模擬箱,以觀察水流的樣態。首先我們歸納出:「水平面水流的分流」、「垂直面水流的擾流」、「曲流凹岸河道的回流」,並進一步探究不同的攔截塑膠垃圾裝置與水流的關聯性,例如以攔截索改變水流分流、以水管泡泡製造水流的擾流、利用曲流凹岸河道的回流找出較佳攔截位置等。 河流的實驗模型一般大且昂貴,但我們設計出河流的微型模擬箱,能清楚觀察水流的不同樣態,也能找出攔截塑膠垃圾裝置的較佳效能,據此建議河川管理單位參考。

小提琴音色的奧妙

小提琴主要是由琴弓帶動琴弦使提琴透過音柱與音箱振動而發出聲音,而琴身、琴橋、琴弦、拉弦板、肩墊、松香……等,這些因素都可能影響提琴的「音色」,但是多數人,是很難用耳朵聽出「音色的差異」,因為聲音既看不到也摸不著,所以希望透過傅立葉電腦軟體Audacity,來分析聲音的『頻譜圖』,用科學化的證據,讓非音樂專業人士,也能「看」到音色的差異,並利用頻譜圖與聲響學理論說明音色的奧妙,讓喜歡音樂的我們,找到適合的小提琴,也讓初學者或演奏者更容易找到合適的琴。 在關於小提琴音色的實驗裡,影響小提琴音色表現最主要的因素是松香和琴弦。我希望將松香與琴弦所產生的音色用科學方法分析,建立資料庫,讓演奏者很快找到適合的松香或琴弦。

黃河之水天上來-免電力自動補水

最近經常停電,老師常常宣導因應地球暖化要節能減碳,因此我們搜尋資料並嘗試設計不需要電力的魚缸供水系統。歷經第一代簡易供水系統的研發,第二代運用希羅噴泉的探究提供水源,到第三代運用虹吸原理設計除了供水之外還能幫魚缸替換原本的舊水達到活化魚缸水的功效,已經可以取代原本需要馬達抽換水的功能。本研究還使用廢棄或可回收的物品來完成主要供水設備,除了創意十足外,可行性非常高,運用大自然的力量當作能源,可以減緩地球資源耗盡枯竭的時程。希望資源可以永續發展,也為我們生活的地球盡一份小小孩的心力。

雙蟲屠「龍」-「蟲」新塑造

塑膠要幾個世紀才能分解,最近發現即使使用生物可分解塑膠,卻無回收管道,所以,我們研究能分解塑膠的麵包蟲和麥皮蟲,探討食物、溫度、溼度對其生活史的影響,意外發現小花蔓澤蘭能餵食這兩種昆蟲。其次,進行各種食用塑膠定量實驗,使用ImageJ軟體測量食用塑膠面積、發現牠們喜愛食用編號3、4、6號塑膠,50g麵包蟲一個月約吃15.8g保麗龍;50g麥皮蟲約吃8.3g。接著,將誘導劑誘導兩種蟲吃編號1、5號塑膠,食量雖增加,但因為材質偏硬,減塑有限;另外發現兩種蟲大量吃「香草混合4、6號塑膠」,歸納兩種蟲喜愛青草葉子和果實氣味。找出適合兩種蟲的溫溼度、攝食模式與生活史,並設計多功能飼養箱,有效分解塑膠,其糞便做為有機肥料,種植植物。

解固奇招 – 動力水流解凍之分析與探討

現代人工作忙碌,常忘記將冷凍食材提早退冰,為了加快肉品解凍速度及節省備餐時間,研究動力水流解凍法的分析比較。 研究中製作標準化真空冰袋模擬肉品解凍,在不同馬達位置與水量多寡的流場分析,發現5升水量,馬達不同位置及不同起始水溫,起始水溫越高,解凍速度越快,雙馬達5+6號位置雖然速度較快一點,但基於會多占空間並較耗能,後續選用次佳效能的單馬達6號位置搭配節水的3升水量。恆溫控制對解凍時間有幫助,在起始水溫20度時解凍效率提升最多。 運用力學原理自製肉品軟硬度測定儀,判斷肉品解凍完成,具客觀性。研究找出用較高功率的加熱棒做3升水,馬達6號位置的20度恆溫動力水流解凍肉品有良好成效,可避免微波爐外熟內生的狀況。

指有土色-以土壤製作色粉之研究

本研究利用處處可見的土壤進行色粉的研究,在採集5處土壤樣本中,不同區域的土壤均具有獨特的特性。大肚山土壤的黏性較高,含有較大比例的細顆粒黏土,製作出來的色粉也較重;相對地,溪河砂土製作的色粉較輕,這可能是因為較粗的沙子成分居多。在土質分類上,高美土和大肚山土屬於黏土含量較高的埴土,菜園土和阿嬤田土則是黏土含量次之的埴壤土,而溪土和溪沙則是粘土含量較低的壤土和砂土。通過一系列的製作流程,我們能夠從原土中提取出細緻的礦物色粉,這些礦物色粉不僅能用於水彩畫顏料,還能與鹿膠等材料混合製作成膠彩畫顏料。最後 ,我們將自製的礦物色粉製作出 環我大地指甲油」 ,除了增添趣味外,也是對自然資源的一種永續利用。

爺爺的老家-「竹管厝」

今年的大事,「土耳其大地震許多高樓都倒塌了,壓死不少人。」我們很天真的提出:「如果大家都住在竹管厝,就不會有被壓的事情。」 我們在老師的指導下研究這個問題:「爺爺的老家-竹管厝」。首先測試竹片的彈力,用竹片彎曲打彈珠,撞擊軌道上的小鐵珠;接著用竹片彎曲打木球,都能把鐵珠和木球打得遠。竹片彎曲彈開時,可以產生很大的彈力。 我們也利用市售的竹筷子吊重物,測量出竹筷子能吊很重的金屬墊片,知道竹筷子的抗壓力很強。最後在老師的指導下,用竹桿模仿安南區的竹管厝蓋起房子來;並用簡易的方法,玩起「模仿竹管厝」在風吹雨打和天搖地動下,完整無缺的結果,我們成功了!