全國中小學科展

國小組

雙角轉輪蟹的前世與今生-玉蟹科化石分類研究

「雙角轉輪蟹」外殼的兩側轉輪吸引我們投入這次的研究,翻閱專家學者研究報告和瀏覽資料後,僅瞭解雙角轉輪蟹的些許奧秘,仍無法揭開所有的神秘面紗。藉由專家提供標本和帶領實地野外採集化石,觀察印證現生標本及化石外觀構造特徵差異,驚異地發現化石背甲有菱形及橢圓型兩種不同形狀。經查閱網路資料和參觀螃蟹博物館後,發覺還有外觀和其非常相似之「同科異屬」的艾氏飛輪蟹背甲兩側也有轉輪,但在化石的外觀上卻不容易區別。本研究利用背甲殼寬與殼長的比值分別雙角轉輪蟹與艾氏飛輪蟹,正確率達89%;另外,若採用分群判別的改進方法,正確率更提高為96%。期待這兩個分類方法,可以有效協助對於這二種螃蟹化石有興趣的人做出快速且正確的判別。

太陽中天的角度與氣溫變化有關係嗎?

我們的哥哥姊姊們從民國六十四年三月開始做氣象的觀測,由他(她)們所個下來的責料可以看出本地(屏東市)的氣象,尤其氣溫好像都有規律的變化,這些變化究竟是什麼原因呢?老師雖然告訴過我們,這可能和日照時間有直接關係,但是這是唯一的原因嗎?是不是以太陽照射的角度也有關呢?我們很懷疑於是引起我們探討、研究的與趣,沒有想到,在研究過程中我們還發現了一個更有趣、更有意義的問題。

神奇的大力士─曲桿爬梯車與槓桿原理的探討

根據民國八十三年以殘障類別言,臺閩地區 311,730 位殘障人口中,以肢體殘障者149,372 人(其中四肢障礙者 143,525 人,軀幹障礙者5,847人)占 47.92 %最高。我們學校小陳叔叔正是一位腳部不良於行的殘障人士,他上一般的樓梯時,非常不方便。於是,我們靈機一動,便想到要做一種可以爬樓梯的機器幫助小陳先生,讓小陳先生日後不會再視樓梯為無法跨越的障礙。我們試驗多種車子爬梯,最後決定採用曲桿的結構以帶動六輪爬梯,並自製活動梯試車,研究的重點包括:曲桿動力來源、齒輪數與扭力、活動階梯與坡度、車輪紋路與摩擦力、第二、三種槓桿原理的應用探討、利用零污染的太陽能與馬達,製造電能產生機械能,靠著後輪的穩定性和後作用力推動前方車體使車子爬上樓梯或在崎嶇不平的路況上行進。為了要環保與節能,曲桿爬梯車的拼裝,採用廢棄玩具材料,及太陽能板,並且成功的爬上階梯,也讓我們瞭解到曲桿六輪爬梯車的物理現象及貢獻人類的功能。

「轉出活力與光彩」-可動式葉片組垂直軸風力發電機之探究與應用

曾經在Discovery的節目中,看到垂直軸風車的介紹,引起我的興趣。因此團隊決定研究垂直軸風力發電機。在研究一,我們設計了垂直軸風力發電機,並針對可動式葉片形狀、葉片面積大小、相同面積下葉片長寬比以及在葉片上打洞和葉片打洞疏密度進行實驗。在研究三發現:葉片面積相同、形狀不同的葉片,以正方形葉片發電量最穩定也較高。在研究四發現:葉片的面積越大,發電效能越好。在研究五發現:相同面積,不同長寬比的葉片,高瘦型的葉片發電效能比矮寬形葉片高。在研究六發現:在葉片上打直徑1公分的洞,發電效能比不打洞的葉片佳。在研究七發現:在葉片上打4個洞,可以得到較高的發電量。最後我們還利用風力發電機組,製作了一組「垂直軸風力發電路燈」。

飛盤與氣體浮力的關係研究

最近學校很流行玩飛盤,飛盤是一種很有趣的玩具,他長得很奇怪,像一個裝菜的盤子翻過來一樣,可是我覺得很奇怪,它為什麼會飛呢?它為什麼能在空中繼前進而不會很快的掉落呢?這個問題迷惑著我,也使我對它產生了好奇心,於是在老師的指導和同學的幫助下展開了連串的研究工作。

磁力的秘密

使用天平的桿槓原理來量測磁鐵磁力。天平的一邊是磁鐵的吸力,另一邊是塑膠瓶裝水,當天平達到平衡時,水的重量就代表磁鐵的吸力,我們利用這個自己做的工具,進行了許多有關磁力的研究。首先我們用塑膠間隔墊片架高磁鐵和鐵片的距離,發現距離愈小磁力愈大,但並不是等比例的變化;探討不同材料對磁力的阻隔,發現有磁性反應的鐵片,最能阻隔磁力,而無磁性反應的材料,反而不會阻擋磁力;而阻隔鐵片的面積、厚度增加時,阻隔磁力的效果就越好,但並不是一直增加,就可以完全阻隔,有趣的是,到達一定的面積和厚度時,磁力就不再減弱了。

以「蛾」傳「蛾」

我們飼養觀察五種以雞屎藤為寄主植物的天蛾,發現飼養羽化的成蟲和圖鑑上的照片不一樣。於是單隻分盒飼養觀察幼蟲至羽化約250隻,搭配拍照與錄影,詳細記錄生活史,再比對圖鑑、國內外網路資訊,並請教專家,終於確定台灣的蛾類圖鑑中膝帶長喙天蛾及平帶長喙天蛾幼蟲的資料有誤。由於這五種天蛾的分布範圍和發生期重疊,卵至成蟲也很類似,甚至每一種幼蟲的體色都有多種色型,不易分辨,因此我們製作幼蟲、蛹與成蟲的簡易檢索表以方便辨識,及設計「天蛾幼蟲金字塔」來協助分辨各齡、各型的幼蟲,並找出圖鑑及網站關於這五種天蛾的幼生期、成蟲翅紋特徵、寄主植物、在台分佈敘述有誤與缺漏的部分,嘗試提出修正與補充,且架設網站及舉辦推廣活動。

點「殼」成紙~菱角殼製漿造紙可行性之研究~

本研究目的在探討利用菱角殼進行製漿造紙,並觀察其可行性,以有效利用此項農業副產品。由研究發現菱角殼內富含纖維,透過水煮的方式加入小蘇打粉可以有效的軟化纖維,用此當製紙漿之原料,再加入回收的影印紙可以成功的造紙。因菱角殼是屬於短纖維,不如樹木的纖維長,所以造出的紙張強度不如報紙所做的再生紙強。但菱角殼價錢低廉,可取代部份的植物纖維,節省造紙原料的成本。造出的紙張強度不佳,可適用於對紙力要求不高的紙類。例如做成卡片,或是填充在器具周圍的紙張。未來若再修正造紙的技術,可以改善紙張的性質,也可以朝向藝術創作的方向來發展菱角殼造紙,不僅可以有效的利用資源又可以發揚左營的黑元寶。

鐵皮屋嘛ㄟ發電喔!

我們想了解鐵皮屋溫度、室內溫度以及溫差發電之間的關係,先直接測量鐵皮溫度,得知「鐵皮面積大小不會影響表面溫度」。接著,我們釘製大小不同的模型鐵皮屋,分密閉及通風兩種條件,得知密閉比通風室溫更容易升高,室內採取通風有助於室內降溫的條件;而室內體積小,室內溫度升或降都比室內體積大的效果來得明顯。 我們又在鐵皮浪板內面加裝散熱風扇模組,實驗結果:讓風扇向地板方向吹,則有助於熱空氣與冷空氣對流,能夠降低室內溫度,使鐵皮溫度和室內溫度產生較大溫差。我們再加裝致冷晶片散熱模組連接三用電表,實驗得知鐵皮浪板表面溫度與室內溫度溫差越大,產生的電流、電壓也越大,於是再將鐵皮塗上黑色塗料以增大溫差,最後,再增加晶片散熱模組串聯,結果顯示電流、電壓均有明顯增大,我們可以利用這樣的太陽熱溫差來產生電能。

超 級 來 電 王

五上第三單元「奇妙的水」,讓我們認識水溶液酸鹼性及導電性。當電腦課上網發現「水果能導電也能當電池」的資料時,我們也希望能自製應用在生活中的水溶液電池。我們研究的內容包括:透過實驗找出做水溶液電池最好的方法、選擇適合的電池材料包括水溶液和正、負極材料的各種組合。經過實驗及討論發現:(一)使電力增強的方法有:1.選擇導電性佳、濃度較高(糖水例外)、串聯數目較多、溫度較高的水溶液。2.增加金屬片接觸面積、適合的正、負極材料和水溶液的組合。(二)漂白水和正、負極為(銅、鋁)的組合產生的電壓最高,只要串聯3杯就能使用LED燈、小鬧鐘、Call 機、計算機、電動玩具、小收音機,也是這次研究中的超級來電王。