全國中小學科展

國小組

翻滾吧!花式彈跳板的跳躍軌跡探討

有趣彈跳板能像游泳選手在起跳台用力一蹬,產生不一樣彈飛運動。本研究發現:自製20度斜坡擺在高度10公分彈跳蹬台,彈跳板對折後把頭部放置與稜線距離3公分,起跳瞬間用高速攝影分析起跳角度接近45度,而且後側板對斜面及拉緊橡皮筋撞擊稜線都會產生下壓作用力,獲得斜向反作用合力,出現對稱彈跳軌跡,彈飛水平距離最遠203.2公分。當彈跳板鉛直向上,姿態如芭蕾舞者,呈現連續左右水平圓周方向快速旋轉,軌跡最直不傾斜!令人驚豔是彈跳板黏貼小小墊片竟能彈飛精采多樣的舞姿,當彈跳板斜向拋物,會逆時針連續後滾翻;當增加配重,翻轉變超快,落點更集中;當墊片黏腳部重心降低,有頭上腳下垂直圓周方向連續快速翻轉現象,非常有趣!

細「沙」長「流」-探討自製動力沙與史萊姆流動沙

市售動力沙和史萊姆流動沙這類玩具很療癒,我們十分好奇,想以身邊隨手可得的材料製作,透過觀察與動手實作,歸納出動力沙配方:白色沙畫沙、矽膠、玉米澱粉以10:2:1.5比例調出加入顏料,成品特色能壓模、混色及有若即若離感。白膠史萊姆流動沙配方:以140ml溫水與3g硼砂調成硼砂水,用15ml白膠浸泡於70ml硼砂水中製成史萊姆,加入40ml石英砂。膠水史萊姆流動沙配方:調出相同比例硼砂水,用20ml膠水和20ml硼砂水做成史萊姆,加入45ml石英砂。最後添加壓克力顏料、液體食用色素或色粉調出色彩迷人、流動感佳、能混色、塑形、壓模、60g白膠與膠水史萊姆流動沙分別延展 52.5cm與71.7cm,可比擬市售史萊姆流動沙視覺美感。實驗成本低、易操作,動手做玩具的過程非常有成就感!

樂高EV3積木遠程遙控多功能陪伴寵物機

本研究主要是以樂高EV3為核心,設計「車炮合一」可遙控的移動載具發射器,並適合應用於寵物互動。我的設計最大特點是透過自製的發射機構,在零食發射系統中可發射10發以上的狗零食,玩具球發射系統最多可發射五球,這些發射的落點集中,力道不強,所以不會對寵物造成傷害,而彈跳的軌跡與次數,均能增加寵物狗的吸引力與趣味。另外機體功能的改良:履帶能適用於多種不同的室內鋪地,與寵物互動不受限制;AI功能中的超聲波智能避障距離20公分內不會碰觸到障礙物也不會對寵物有影響,範圍限制可保障機體,不會有損壞的危險。最後經過與寵物狗實測,發現小狗對本機器播出的語音會有反應,發射出的零食會啃咬,投擲出的小球也會追著玩耍。

神仙豆腐-臭黃荊應用與探討

本研究探討臭黃荊葉製作「神仙豆腐」的科學原理與應用,重點包括:(1)以碳酸鈣取代傳統草木灰作為安全凝結劑,最佳比例為9克葉粉、1克碳酸鈣、500毫升水,凝結效果良好無異味。(2)透過碘滴定法發現臭黃荊與其他飲品、藥材比較,抗氧化能力優異。(3)開發創新食品神仙桂花球,雙層結構設計改善臭黃荊風味與接受度。(4)設計茶包配方,以臭黃荊為基底搭配薄荷、菊花等食藥材,兼具養生功效與適口性。實驗中為了解決科學問題,自製門形抗壓機、滴定終點判讀器、無氧攪拌器等特殊工具;還發現空氣接觸量不一定影響抗氧化力、新鮮葉片抗氧化優於乾燥葉粉等結果。最終結果顯示臭黃荊具有養生食材的開發潛力,突破傳統製作方式與風味限制。

飛機下的童年-飛機噪音對學童學習效能的影響

透過訪談與學生問卷,應用Audacity分析飛機噪音頻率與響度變化,進行實驗教學活動,檢測教室內空氣品質。研究結果:每架飛機噪音影響上課時間8-15秒,室外響度92-103dB,教室開窗響度73-85dB,頻率以為高頻(1500~4000Hz)為主,飛機最大架次(20/小時)。 學生問卷分析結果:飛機接近教室時聽不清楚63.87%,影響學習能力47.11 %,體育課影響最60.5%最大,學生交談負面影響47.32%。教室隔音效果不佳76.9%。心理影響32.29%,聽力影響40.6%,噪音要看醫生24.21%。教學活動:在噪音環境下,實驗組的學習效能降低 ,高頻噪音降低36.19 %與低頻噪音28.95%。在噪音環境下,學習效能明顯下降。教室長時間關閉,空氣品質嚴重不良CO2、TVOC、HCHO嚴重超標,建議加強學校隔音與通風設備,冬天要開空調。

「曲」之有道,「蛤」才知道

本研究以蛤蜊殼粉摻配水泥塊所構形的河道坡堤及形狀為主題,透過自行設計的落錘重力、摩擦力實驗,探討不同比例蛤蜊殼粉摻配的水泥,對水泥塊特性的影響;模擬不同坡道形狀與結構,比較對水流與生物 棲息的影響,結果發現20%蛤蜊殼粉摻配的六邊形蜂巢水泥塊能承重達218kg/ 片,耐衝擊性佳。摻配比例越高,吸水率增加、釋水量較少。蛤蜊殼粉μs≈0.81>顆粒μs≈0.58,蛤蜊殼粉的平均粒徑及偏差值為0.028+_0.016毫米,有利於水中生物攀附。梯形、長方形、平行四邊形的凹凸交錯坡道能有效減緩水流速度和堆積作用且黑殼蝦亦偏好此結構的棲息環境。本研究為了改善傳統水泥溝渠生態不友善的缺點,展現 蛤蜊殼粉水泥塊在生態共融、資源再利用與綠建築應用上的潛力。

「失」出有名、「速」手就擒 ---探討飛機失速倒轉之條件

為了做出失速倒轉返回的特技飛機,發現發射力量與角度和機身結構都有所互相關係。依據失速最大高度、失速水平距離、返回水平距離,發射角度0度時,可選擇87型;發射角度10度時,則可選擇86型;而設定其他飛行目的則可以發射角越大,倒轉返回百分距比與失速高度越大作為操作參考。重心調整上,13mm長尾夾(1.20g)夾在機頭最前端最為合適 。 風洞試驗方面,88型達最大仰角時間最短,翼刀與翼尖小翼不同傾斜角度形狀,最大仰角約在30度左右,推測飛機形態是受風產生升力的主要影響因素。失速倒轉返回飛行修正方面,86流線型可以提高發射角度與水平高度進行。而87與88寬廣型以水平高度,延長升力達最大值的時間為原則。

「杯」請「霧」入——仿生集水表面應用於台灣山區霧氣捕捉研究

本研究探討仿生集水表面應用於台灣山區霧氣捕捉,並聚焦如何為需水性高的植物提升種植水源。近年來氣候變遷導致水氣減少,農作需仰賴額外技術補充水源。藉由模擬沙漠甲蟲圓弧凸起與蜂巢六角形凹槽仿生結構能顯著提升霧水蒐集效率;3D列印不同表面結構的捕霧杯,於實驗室內模擬霧氣環境。進而走入台灣不同海拔地區,驗證各環境條件對捕霧效率的影響。研究發現,陽明山濕度99%風速5.7 m/s環境中,集水效果最佳(32.7g);大雪山高海拔,但濕度低風速變化較大,捕霧量幾近為零,風速及海拔影響顯著;特別在高濕度環境下表現最佳。提出具潛力之補霧杯模型,應用於水資源不足地區,提高需水性植物水源供給,以維護生態多樣性環境。

學校導覽及訊息傳送員

利用OSEP平台寫Scratch程式,完成學校導覽員的功能,以及幸福教室的心理話信箱,還有建立學生之間可以互傳訊息的語音系統。

環保(科技)海綿真環保?

科技海綿(又稱環保海綿)能在不使用清潔劑情況下去除污漬,被認為是環保用品。但在使用過程中會逐漸變小後消失,令人疑問的是:它真的溶解了嗎?是否會對我們和環境造成影響? 為此針對以下幾點探討: 一、探討其去污原理,並以顯微鏡觀察其纖維結構。 二、觀察使用後水體,確認使用後是否會釋放出塑膠微粒。 三、使用三聚氰胺檢測劑,測試使用後的水是否含三聚氰胺。 四、以使用過水種植綠豆與水蘊草,觀察生長情形,評估對生物的影響。 五、檢測市售牙齒美白橡皮擦,使用後是否釋放三聚氰胺或塑膠微粒,提醒消費者注意 安全。 透過實驗,期能探討科技海綿是否真的「環保」,並進一步了解其對生態環境的影響。