全國中小學科展

國小組

水龍捲─ 液體旋轉運動液面和漩渦變化的研究

本研究是資優班獨立研究課程的作品,結合五下科學探索課程中大氣壓力、白努利定理、圓周運動等學習單元的概念,進一步探討漩渦形成的原理和液體旋轉運動時液面的變化,及影響漩渦空氣蕊直徑大小與漏流速度快慢的變因。同時發揮我們的創造力,親自製作器材,操作實驗,設計出測量漩渦拉力大小的方法,觀察雙漩渦彼此相互推擠或牽引的現象,10 個月的辛苦研究,我們收穫豐富。

棋盤上的奇蹟-奇「雞」連連

本次的研究主題是由井字棋延伸而成的桌遊3×3奇雞連連及4×4「棋」蹟連連。我們想要在不同格數棋盤以及不同類型棋子種類的情況下,分析其遊戲邏輯。我們的研究方式是將棋子依照規律,先手放在棋盤上的各種位置,再接著依照當下最好的選擇出棋,我們分析了井字棋、3×3奇「雞」連連及4×4「棋」蹟連連的各種遊戲局面,以及三種遊戲中不同種棋型的比較,並且找出格數與和局關聯的公式。

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」。

「茶顏」觀色妙趣多

同樣是茶,為什麼茶的顏色、味道、香氣皆異?為何茶水顏色會變?於是我們實地參觀台大茶園及凍頂工作站,採集、試驗、觀察、探討茶樹的栽培與製造技術,認識茶葉種類與發現其成分,透過實驗了解不同溫度茶水變化;又將泡好的茶水置於不同溫度之恆溫箱,比較茶水顏色,並用光電比色計測得吸光值數據,探尋茶水變色因素與原理;最後試製紅茶菇,老師試飲、敷臉,黑斑略減,我們覺得好玩又有趣,對「茶」也有一番新認識。

小白鼠對顏色的辨別能力

上學期自然課我們上“哺乳動物”時,老師讓我們飼養過小動物的小朋友告訴大家如何來飼養小動物”班上的陳大剛帶來他的寵物一一一對小白鼠。他告訴我們很多關於飼養白鼠的事情“他說:「白鼠最會拉屎了。白鼠會用前面的兩隻腳抓住東西,放在嘴裹吃,就像我們吃東西時用手拿著吃一樣。」在陳大剛報告時,老師讓我們輪流看小白鼠。突然,一向不舉手就說話的孟繁盛叫著:「白鼠的眼睛像白兔一樣是紅色的,紅眼睛是不是看到的東西都是紅色的?」陳大剛不知道答案,就講教吳老師這個間題,老師說:「我們可以來做個實驗,看看白鼠含不會辨認顏色?」我們就這樣開始進行我們的實驗工作。」

搶救「沙灘」大作戰~探討潛堤對海岸沙灘的影響

本研究藉由文獻資料及實地探訪,了解目前旗津地區海岸沙灘嚴重流失,政府希望藉由離岸潛堤的工程發揮安定海灘的功能,保護堤後海岸。經過實驗的設計探討,我們發現:沒有設置潛堤的海岸打上岸的波浪明顯比任何一組有設置潛堤的波痕高,沙土侵蝕情況也較為嚴重,由此可見,潛堤確實具有阻擋海浪侵蝕海岸的效果。而不同的潛堤設置條件都具有不同的阻浪效果,研究結果最後發現:設置潛堤較佳的方式是將潛堤設置在不露出水面(剛好在水平面)、離海岸愈近、潛堤間距愈小、與海岸形成某種夾角、增加潛堤的長度及排列成 或 的形狀,都能增加阻擋海浪的成效。但是有些條件消波塊使用的個數太多時,將造成成本過高及景觀的破壞,也是值得評估考量的。

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。

衣魚

本校的楊老師在朝會時,向我們報告每位同學要捐獻 1公斤的度紙廢物,把變賣的金錢做為仁愛工作基金。我們聽了很贊成,放學回家後,就在家裹找尋廢物,因此舊衣服、舊書報、破簿子都成了我們蒐集的對象,大家東翻西找,都希望多捐些東西,誰也不願落後,陳光明同學在尋找廢物時,突然發現一種身體銀白柔軟的小蟲,在舊衣服和舊書堆爬動,引起陳同學的好奇心,這是什麼蟲?呢?於是捉了一隻,帶到學校向老師請教,老師告訴我們這是一種昆蟲一一衣魚。對於人類的生活有害無益,大家非常好奇,也覺得很有趣,因此我們想對它多一認識。

氣墊船---輕功高手

我們選用了三組高轉速小馬達,一組是馬達車的,一組是氣墊船雛型的,另一組是氣墊船用的。 我們利用氣球來證明反作用力;而積木做成的小車,是從反作用力的運動中,讓車子持續因反作用力而前進。 從實驗中,我們發現雖然馬達車子跑得很快,氣墊船雛型卻跑得不快;於是我們有了分流的概念。我們想到可以讓氣墊船在水中上航行;所以我們把氣墊船的材料改成珍珠板。 原先我們並不知哪一個型式、高度的分流板是最好的,於是我們設計了實驗三。 因為有了划龍舟的印象,所以我們又設計出了方向舵,來控制船的方向。 為了減少接觸面之間的吸附力,我們在船的底部加裝橫桿。 因為原先柔性圍裙的底部開口是全開式的,所以柔性圍裙容易外掀,於是我們才改良柔性圍裙的底部開口成為長條式和多孔式,並將柔性圍裙的長寬比例做不同的比較。 氣墊船在水上比在陸地上的運動情形好,因為在水上多了水的浮力。

奇妙的槓桿

上自然課的時候,老師和我們一起做了很多有趣的實驗,我們知道了槓桿能省力的道理,而且在我們的身邊,有很多工具是利用槓桿原理做成的。我們又使用槓桿實驗器做平衡試驗,發現槓桿實驗器上,.支點兩邊所掛的砝碼個數不相等也能夠平衡,而且可以有很多不同的掛法。可惜每一組只有一個實驗器,很多同學都沒有機會動手。所以,我們就自己製作槓桿實驗器,效果很好,進一步做了更多的平衡實驗。