全國中小學科展

國小組

正立方體的變裝秀---五連塊(Pentominoes)拼拼樂

五連塊(Pentominoes)是由五個正方形以邊邊相連組合而成的圖形,和數學中的幾何學、組合學及圖論等有密切的關係(孫文先,民84)。在這次「用全部的12 片五連塊不重疊地拼出一個正立方體的表面」的研究探索中,結果發現有相當多種不同的解。技巧是先將較麻煩的五連塊如X 型和U 型等組合,消除轉角使其成為較平整的圖形;而把較容易和其它五連塊拼合的P 型留到後面收尾,以這樣的做法再配合空間中的相對凹凸互補,我們一共完成了6 個不同的正立方體。再試著拆解已拼成的一個正立方體,用平移、旋轉等方式即可得更多的平面解。我們發現這個五連塊的問題真是個十分迷人、有趣的幾何世界!

「磚」牛「腳」尖~自製花生殼五腳隔熱磚之探究

本研究利用廢棄的花生殼做為隔熱磚的主要原料,以五腳造形為磚體的形狀,運用切割容易的珍珠板設計實驗的模具材料;花生殼經果汁機磨碎後以天然的糯米粉為膠結材料,經由實驗加入50g紅糖、15g明礬可增加防霉效果,再添加30g木屑強化試體的結構,以250g水混合均勻隔水加熱後入模,找出自製五腳隔熱磚的最佳配方;最後模擬隔熱磚的功用,花生殼五腳隔熱磚具有隔絕溫度、由高度墜落具有相當的衝擊耐受程度、耐酸性及不具易燃性之特性,並在隔熱磚表面採用天然礦石的皂土做為防水層的保護,以符合隔熱磚防水的需求。

無憂無「氯」

本研究是因網路新聞報導自來水中的餘氯含量會影響人體健康,引起我們去探究影響自來水中的餘氯含量的因素,發現水中的餘氯可以經由長時間靜置、曝曬或加熱去除,另外,加入活性碳、麥飯石、米、竹碳及陶瓷環等物質也能有效去除餘氯,於是我們利用這些物質,製作簡易的除餘氯裝置,有效的去除水中的餘氯。

絕世好漆-以牛奶和教室粉筆自製塗漆

牛奶中有許多乳酸菌,在常溫下放置的時間過久時,乳酸菌就會開始繁殖,產生乳酸使牛奶液變成酸性,讓牛奶中的酪蛋白分子重新連結在一起,我們利用這種反應再加入小蘇打粉,讓牛奶中的酪蛋白產生黏性,自製成有黏性的膠水,牛奶膠水具有黏著性,適合當作外牆塗漆的原料,歷史著名的建築物布達拉宮白色的外觀,塗漆主要原料就是牛奶,所以我們以牛奶的酪蛋白為基底,加入了熟石灰、石膏、滑石粉…等不同配方,其中還發揮環保回收的創意,使用了教室剩下來的短粉筆(碳酸鈣)當原料,製作了牛奶塗漆,並觀察不同的塗漆的性質變化,同時也藉由請教古蹟修復專家,進一步來改良實驗中我們自製的塗漆,調製成各種顏色的塗漆,並應用於生活中。

奇妙的植物色素

我家菜園種了許多紅鳳菜,因此我最喜歡吃紅鳳菜。紫紅色的湯顏色美麗,味道更好。一天,媽媽又煮紅鳳菜了,正當全家人吃得津津有味的時候;一向頑皮的妹妹不小心竟把桌上的白醋弄翻了,白醋流進了紅鳳菜盤裹。唉!多可惜!一盤美味可口的紅鳳菜竟這樣報銷了。正當我悶悶不樂的時候,我忽然發現原本紫紅色的菜湯,竟然變成紅色,多奇妙呀!記得老師常跟我們說:「一個學生要能運用頭腦、多想、多實驗才是好學生。」於是我把這個奇妙的問題請教老師。老師說:「除了紅鳳菜會變色外,還有沒有其他的問題?」這時張同學說:「我家種了川七,川七水也是紫紅色,川七水也會發色嗎?」為了想知道這二個答案,我們全班同學在老師的指導下,展開了以下二項實驗。

物體表面凝結水滴的研究與我國傳說「礎潤而雨」的比較

看了中華兒童科學畫刊第七期有「礎潤而雨」傳說的介紹,知道我們祖先很早就會以這種現象預測氣象的變化;但為什麼有這種現象,又為什麼礎石才能顯出濕潤而木頭顯不出來?為了明白這種現象請老師指導我們試驗研究。

探討水的特性

有一天看自然科學雜誌,發現和我們生活最密切的水有軟水和硬水的區別,對這冬稱感到很陌生,不大了解其意,於是到校請教老師,老師說:「當我們洗衣服時加肥皂粉後容易產生泡沫的水是軟水,硬水是小容易產生泡沫,而且不適合洗衣的水。我們收集各種的水做實驗以辨認那些是軟水那些是硬水,進而探討水的特性。」於是我們收集各種的水和器材做以下各項實驗。

「油」「乳」交融,「界面」俱到-牛奶、油漬大作戰

本實驗相關的課程為三年級自然課程「溶解」、四年級的「燈泡亮了」與五年級「水溶液的性質」。資料中發現,牛奶本身也是「界面活性劑」,我們從研究製作乳液、沙拉、牛奶和豆漿與油乳化的原理後,找資料並以牛奶為主的「天然乳化劑」進行界面性質研究。結果發現:(一)隨著樣本濃度增加,有表面張力降低、起泡性增加、導電度上升,分散能力、乳化能力也隨之上升。(二)由顯微鏡觀察,我們確實發現牛奶有界面活性劑的微胞現象。(三)為了提升去除油污的能力,我們在鮮奶中混合了果汁、果泥清洗樣本,發現比單獨使用鮮奶或果泥時要來得有效,也發現對皮革製品有相當好的清潔效果。因此若能善用這些天然的乳化劑,取代石化清潔劑並非不可能的事。

船翻覆

去年四月十八日下午一時三十分「蘇澳港一艘拖船翻覆」這艘船滿載到該港參觀的大專院校師生,在外防波堤附近遇風浪發生意外事件”看到這不幸消息以後,我問徐同學:「這艘船為什麼會翻覆呢?」……

再現菱色

本研究在探討利用微波加熱進行菱角殼色素萃取與染布的可行性,及尋找菱角色素新的應用方式,希望能更有效利用菱角殼。研究指出溼的菱角殼的萃取率3.15%比乾殼萃取率高(1.59~1.86%)。將菱角殼的顆粒變小,能提高色素的萃取率(9.3%)。利用微波加熱法比水煮加熱法的色素萃取率高,以微波10分鐘的萃取率最高(5%)。微波加熱煮染布,以微波10分鐘的染布效果最好。色素乾燥後還原可應用在紙及手繪染布上,色素安定性測試發現色素在紙上,照紫外光組ΔE為2.42,不照光組ΔE為0.17,而手繪染布後再加明礬或是醋酸鐵媒染後,照紫外光組ΔE在-2.42~2.92,不照光組ΔE在-5.03~3.06,經15分鐘水洗測試後,染布之ΔE在-0.21~0.99之間,穩定度佳。結果顯示菱角色素適合用來當天然顏料。