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國小組

蝸牛認得回家路嗎?蝸牛要往哪裡去?

這個研究選擇學校及住家附近花圃,常見的蝸牛為對象,來研究蝸牛回到原點的行為與機制。研究1發現並非所有的蝸牛都會回到原點,而回到原點的機制與食物及環境有關。研究2發現蝸牛是在找尋食物,扁蝸牛會棲息在食物附近而高音符絲鼈甲蝸牛也要求潮濕陰暗的環境。研究3發現蝸牛有逆趨地性、逆趨光性、趨濕性,這都會影響蝸牛往哪裡去。研究4發現蝸牛沒有聽覺,視覺不佳,沒有分辨顏色的能力,靠嗅覺來感知及分辨外界的訊息。研究5發現蝸牛具有痕跡跟隨的現象,而痕跡能遺留很久,讓蝸牛可以依循而找到原來的環境或同伴。研究6發現高音符絲鱉甲蝸牛沒有明確的記憶能力。

「空穴」也「來風」-「太陽能塔」氣流動力因素之剖析

太陽能發電塔(SolarTower)是未來最新一代的潔淨能源。但從報章雜誌和科技網站上所揭露的有限資訊,我們仍難以一窺其全貌。本研究希望能透過模型的設計、製作及情境的模擬,由內而外的進一步探索太陽能塔(SolarTower)的熱氣流特性及其相關變因,並嘗試運用其他物理方法來改良太陽能塔的運轉性能。實驗研究發現:塔徑、塔高、集熱板面積、集熱棚底角、入口間隙等內在變因以及光源強弱、管端溫差、管端氣壓差等外在變因均會影響太陽能塔的氣流強弱。利用加設導流錐、篩選溫室採光、改善集熱板鋪面材質等物理方法均能有效提升太陽能塔的運轉性能。此外,在實驗過程中我們也意外發現:太陽能塔在尺寸上若採集熱板半徑/塔徑(R/Φ)比值為6.54〜6.60的設計,也能獲致相當理想的熱效能。

蘭雨、蘭雨、蘭陽地區的雨真的特別多嗎?

本省有許多地名,常讓人直接聯想到她的特色,如「北港」的古廟與香火,鹿港的先民文物與風俗、布袋的艷陽與鹽田、花蓮的懸崖斷壁與蜿蜒的山路等或與地方的民俗有關,或因其自然環境而聞名。而一提到宜蘭,任何人都會想到綿綿的陰雨與潮濕,也就是人們常掛在口頭的「竹風蘭雨」中的「蘭雨」。這個因天然氣候而亨譽的特稱是如何被冠上的呢?蘭雨!蘭雨!蘭陽地區的雨真的特別多嗎?對於生長在蘭陽平原的孩子來說,這個問題給了我們莫大的好奇與研究興趣。

洗手救地球-從「頭」做起

市面上有許多省水器材,我們研發的環保水龍頭省水效果更佳。學校要求進行營養午餐前需先洗手,校園中高年級男生洗手用水量普遍比女生較少,但仍需1 公升以上的水量,若於學校安裝省水龍頭則可達到省水效果,以集中式水柱且噴霧的省水頭效果最佳,約需480毫升水量。利用自製環保省水龍頭可達到比噴霧式省水頭更好的省水節能效果,僅需約300毫升水量即可洗淨手。在製作環保水龍頭時,應注意進氣孔的位置及大小,以製作於瓶蓋且口徑等於出水吸管為佳。可利用凸出的出水管來控制流速,出水管愈長,流水量愈大。環保水龍頭是利用環保材質自製而成,花費少,再加上安裝方便,將水管接上水龍頭即可,是個值得在校園中推廣的節水方式。

誰殺死了危險殺手—老祖母的清潔秘方失靈了嗎?之後續研究

台灣氣候潮濕,黴菌及細菌無所不在,對健康及環境均造成污染,如何找出有效又經濟的殺菌方法?本實驗緣自2003 年科展成果後續探討,是不是除了在清潔力之外,能找到可以清潔又可殺菌的肥皂配方,一舉二得,給於更深入的延伸目的及發現,進而能做出更有深度的科學研究。本實驗是以天然素材、具環保、成本低且具殺菌力的肥皂為標的。為了使實驗結果更客觀,我們徵求班上同學的意見,選出外觀顏色最討喜的肥皂。綜合本次研究目的及實驗內容如下:(一) 回鍋油皂基添加哪些添加物可增加殺黴菌能力及殺細菌能力?哪一種效果最佳?(二) 把最好的三種殺菌添加物混合,殺黴菌能力及殺細菌能力如何?與沒有混合的比較?(三) 跟市面上印象中具清潔且殺菌品比較,殺黴菌能力及殺細菌能力如何?成本是否經濟?(四) 肥皂裡加入天然色素,能否改變顏色?顏色是否可變得漂亮?對殺黴菌能力及殺細菌能力有沒有影響?歷經十個月的實驗後,本組實驗得到結論摘要如下:(一) 本實驗所有添加物以「回鍋油+蜂蜜+抹茶皂」(以下簡稱蜂蜜抹茶皂),不論殺黴菌、殺細菌上及使用成本表現最佳。(二) 本實驗自製肥皂,殺細菌能力平均比殺黴菌的能力好,以蜂蜜抹茶皂為例,殺細菌能力是100%,殺黴菌能力是62%。(三) 在殺黴菌能力及殺細菌能力上,比起市面上銷售的清潔殺菌品,本實驗成果(除酒精外)最佳。(四) 給廠商的建議:蜂蜜皂是一個很好的殺菌肥皂(殺黴菌效果50%,殺細菌效果100%),成本低,顏色也很漂亮,但蜂蜜抹茶皂殺黴菌能力及殺細菌能力最佳(殺黴菌效果62%,殺細菌效果100%)。(五) 用黴菌或細菌作實驗不能涵蓋其他菌種的殺菌力,但因其他菌種取得困難或有危險,如SARS 的冠狀病毒、如禽流感病毒,都無法當成小學生的實驗,但我們可用同樣的科學精神,探討未來更多的研究主題,作更有價值的發現。

兵臨城下

師教我們玩了一個圍棋的數學遊戲-「兵臨城下」,看似公平的遊戲,其實暗藏玄機。利用倒推法,我們一盤一盤的進行分析,終於在努力研究和老師的討論中,找到了其中的奧祕:(一)、一路玩法必勝絕招:掌握n+1這個必勝點,就要掌握到n+1的倍數,即可掌握優勢取最後一顆而致勝。(二)、二路玩法必勝絕招:掌握到對稱的盤型,或利用餘數判斷法,使兩路餘數相等。(三)、三路玩法必勝絕招:利用餘數判斷法掌握五個關鍵必勝點:(0,0,0)(0,1,1)(0,2,2)(0,3,3)(1,2,3)。(四)結合數學二進位法的運用。(五)進行遊戲的改良和設計:除可增加為n路玩法外,雙方還可以任意先擺好棋子,再開始互相進攻,以增加遊戲的趣味性和變化。

環保寵物~祈禱蟲螳螂篇

從螳螂對農業的貢獻看來,它可以稱得上是一種「環保昆蟲」。為了解決飼養箱不夠的問題,我們利用回收物自製環保飼養箱,箱體應設計:通風口、可供螳螂攀爬的物件、置入食物及清理廢棄物的開口。我們設計出來的飼養箱具有省錢、容易觀察螳螂行為、攜帶及管理方便等優點。 運用螳螂除菜蟲的效果不差,母的寬腹螳螂一天最多吃17隻菜蟲;母的枯葉大刀每天食量也很驚人,最高紀錄當天吃完7隻紋白蝶後又繼續吃了5隻紅姬緣椿象。因此飼養螳螂當寵物,可以做為校園及社區生物防治的活教材。 文獻記載螳螂是肉食性只吃活的東西,但我們的研究發現,在活體缺乏的狀況下,利用餵養的方式,螳螂也吃泡軟的狗飼料,甚至質地較軟的水果牠也吃,短暫解決活餌缺乏的問題。

翼飛攻天-線繫珍珠板飛機滯空平衡與攻角的升力作用之研究

以遠哲科學趣味競賽中【升力大挑戰】的項目為基礎,以自製線繫珍珠板飛機滯空時的載重性能。雖是高中課程中的力學,仍激起我們挑戰研究飛行升力原理的意念。透過風扇與導流板的調整與製作,獲得較為平行的風向。在測試一般市售珍珠板飛機之後無法取得明顯的滯空性與載重性,則改以概念的方式設計出基本比例的原型機。經測試獲得初步的滯空性與載重性。接著製作可縱向調整機翼的測試機,進行配重與重心修正後的測試。以自製機翼攻角升力測量儀研究最佳升力的攻角,進而以可調整機翼攻角的機型實測攻角的升力,相互對照中確定攻角對於升力的作用。最後珍珠板飛機穩定飛行的載重量由原本的18 g 提升至26g,也使得每次的飛行更具穩定性。

數字拼圖

「n×n 數字拼圖」的問題主要在研究:「找出把1、2、3…… n 2 個連續整數,依序填入n×n 的正方形方格中,填寫的規則是只能將『下一個數字』填寫在『前一個數字』的相鄰的位置,一直到最後一個數字n 2 填入最後一個方格為止,使單一對角線上 n 個數字總和為最大數的路線圖,並探討其中所隱藏的數學奧密」。 研究者經過實際的模擬與討論後發現:解題的方法應由最大的數字(n 2 )逆回填寫至1;當n=奇數時,起點座標一定是(2,2); 當 n=偶數時,起點座標一定是(1,1)或(2,2);而且它的路線也有一定的規律。單一對角線上 n 個數字總和最大數與 n×n正方形方格之間存在著密切關係。研究者的想法請詳見「肆、解法」。

台灣皮竹節蟲和飛竹節蟲生活史與食草之比較

這個研究是針對臺灣皮竹節蟲及飛竹節蟲的生活史、食草等的比較,結果如下:這兩種竹節蟲的食草都屬多食性;觸角都是細細長長的。飛竹節蟲前翅退化成鱗片狀,後翅在成蟲時長出來;若蟲體色淺綠,成蟲體色是木色。臺灣皮竹節蟲的翅膀完全退化,若蟲體色都是草綠色;雄的成蟲轉成紅褐色。雄蟲的體型比雌蟲小很多;雌的成蟲還是草綠色。飛竹節蟲是孤雌生殖,卵具黏性,為有花紋的長橢圓形。臺灣皮竹節蟲是兩性生殖,卵無黏性,像種子般,具盒蓋,雄蟲、雌蟲一生會交配好幾次。兩種竹節蟲產卵量都很多,都約為 140 個~150 個。飛竹節蟲一年有 3~4 個世代,卵期約 63 天,生活史約 129 天。臺灣皮竹節蟲一年只有一世代,卵期約 255 天,生活史約 340 天。飛竹節蟲比較耐乾旱;臺灣皮竹節蟲則喜歡生活在陰暗、溼度高的雜木林底層。這兩種竹節蟲遇到天敵時都會裝死、自割,同時也是偽裝高手:不動如樹枝、隨風擺動,會模擬毒蠍;另外飛竹節蟲受到刺激會發出像人蔘的臭味,甚至會飛走。