全國中小學科展

國小組

炎之呼吸-火焰燃燒時間與空間、位置的關聯性探討

在這個實驗中,我們針對火焰在燃燒時,它所在的「空間形狀」與火焰的「位置、高度、長度」,來量測燃燒時間,期待利用量測出來的數據,配合自然課課程中有關「熱的對流」來推論,並找出一個適合燃燒的條件;實驗時,我們選用圓柱、四角柱、圓錐三種形狀的玻璃瓶,搭配五種不同的點火點高度、二種火焰長度來取得數據,其中圓柱、四角柱,除了在「瓶口圓心測量」,另也測量了「偏向瓶口邊緣位置」數據來做比較,圓錐因為瓶口較小,只測了圓心,實驗初期,遭遇到不少問題,如「火點不著」、「火焰變長」和「排除廢氣、冷卻」等問題,經過大家討論後解決,最後依數據來推論「瓶子形狀」與「火焰的高度、位置、長度」,對於「燃燒時間長短」的影響。

大氣光象初探-大氣折射

本文從模擬太陽光在大氣層中折射開始,我們利用玻璃水族箱盛食鹽水,從箱底到液面,食鹽水濃度由飽和到稀薄呈連續性漸層變化,由於這種介質與大氣折射環境類似,成功觀察到呈現弧形的太陽光,再由太陽光這種連續折射的情形,導引了太陽光在大氣層中色散的模擬實驗,以及透過大氣層觀看太陽的模擬實驗。太陽光在大氣層中色散的模擬實驗中,發現了物體影子具有彩色輪廓的現象,解析這種現象時,發現相同概念可以解釋黃昏天色所以偏紅的原因。透過大氣層觀看太陽的模擬實驗中,以測量值檢視了視覺位置與實際位置的不同。最後是利用傳統照相機拍攝太陽在晨、午、昏時的照片,從照片中太陽大小的差異,推論大氣折射的影響。

渴霧

本研究主要是從97年10月至100年2月的實測資料中做資料的統計與分析。主要的研究內容分成兩大方向:其一是比較兩年的天氣變化情形,並嘗試以第二年的資料來檢驗第一年研究發現的正確性;其二是以第一年預測晨霧的四條件為基礎,找出可以提高預測晨霧的其他條件。在3000多筆的資料整理中,主要的研究發現大致如下:一、家鄉晚上兩年中的天氣狀況、霧的出現條件及時間變化不大。二、在原有預測隔日早晨有霧的四條件下:晚上10點符合溫度介於14℃~27℃、 相對溼度大於80%、風速小於2m/sec、有霧。如果再加入懸浮微粒濃度大於100微克/立方公尺的條件後,預測隔日早晨有霧的機率可由原來的55%提高至84%。

鐵釘在酸鹼中性溶液中的情形

基於自然課本第七冊(五十七年編輯)第四單元鐵釘生銹的實驗,發現隔絕空氣及水分的鐵釘不易生銹,而澆一些水浸入水中及有充分空氣的鐵釘很容易生銹,而醋酸、氨水、靈水等皆是其有不同性質之溶液,於是就引起我們一種好奇天真的想法:若把鐵釘放入各種不同性質的溶液中,鐵釘會不會生銹?若會生銹其程度如何?或有其他特別變化嗎?等一連串的問題,促使我們請老師指導我們做研究工作。

五年級自然科學「兩種氣體」中有關二氧化碳的探討

去年的科學展覽,我們研究「五年級自然科學中有關氧的探討」,在全國科展得到佳作,我們都非常高興。可是那只是課本中的一部分而已。我們覺得不滿意,因此在今年的「科學研習活動」中繼續研究有關二氧化碳的探討。教學指引上寫著:「二氧化碳容易溶解在水中,因此不用排水收集法」。可是課本中收集二氧化碳的方法是:「把製造出的二氧化碳,直接用塑膠袋收集,再把塑膠袋中的二氧化碳擠壓到廣口瓶中」。這樣的收桌方法,能夠真正的收集到二氧化碳嗎?廣口瓶中充滿了空氣,二氧化碳能壓進瓶中嗎?因此,我們大膽的用排水集氣怯收集二氧化碳,好奇怪喔!我們真的收集到二氧化碳了,我們就把這個問題和陳老師討論,在老師的指導下,我們繼續探討二氧化碳,從研習活動中,獲得許多意想不到的結果,下面就是我們所做的實驗和研習經過。

有多少條路可以走

有一天,上數學課的時候,老師發給我們一張圖如圖(一),讓我們欣賞,並且說了一個有趣的故事。有一天活潑的小明,從家裹走到學他走 3號道路,因為沿途可以看到很多有趣的事物。例如他走到池塘邊,可看到水裏的魚兒游來游去;再往前走到公園例如他走到可欣賞美好的風景。然後經過冰淇淋店,可看到各式各樣的冰淇淋廣告,最後才走到學校。可是當小明走進校門時,忽然想起忘記帶直尺和細繩,所以就想走近路回家,現在圖上標有三條道路1.、2.、3.,你們想一想,他應該走哪一條道路回家,才是最近的?有些同學說走1.號道路,有些說走 2. 號道路,更有些同學說走3.號道路最近。後來老師指導我們,把準備好的直尺和細繩拿出來實際測量,結果大家異口同聲說:「走 2. 號道路最近的。」老師笑著說:「你們很聰明,大家都答對了。所以大家要知道:把每一個地方看做一點,那麼,兩點之間的距離是直線段最短。」這時,我忽然想起一個問題說:「老師,從我家到學校不是直線段道路,要經過幾個十字路口.轉幾個彎如圖二,那麼,我該怎麼走才是最近的路?

「冰」不厭「炸」─冰棒棍骨牌的研究

本研究首先探討井字型、田字型、沙漏型與雙三角型等四種冰棒棍骨牌結構的彈開效果(音量、彈開高度和反應時間)。發現井字結構效果最好,且骨牌彈開高度會呈現遞增到一定高度後不再增加。接著研究井字型結構的疏密度、厚度、在不同材質上彈開以及兩端為起點等變因,對彈開效果的影響,結果顯示:(1)骨牌的疏密度1.40公分時,彎曲高度最高,彈開效果最好;(2)厚度2.0mm骨牌的彎曲高度大,彈開效果較好;(3)地面材質平坦且堅硬時,骨牌彈開效果較佳;(4)以兩端為起點施放骨牌,能量的釋放具有方向性。我們並首創了「彈力點分析法」,可以有效的解析彈開效果。最後研究骨牌結構間的銜接,讓骨牌可以做到轉彎、分岔等動作,也製作了兩組環保鞭炮。

無敵艦號-水中惡霸的剋星

福壽螺不斷的啃蝕農作物,對農業造成很大的危害。如果我們能主動去捕捉福壽螺,清除螺卵,必可達到抑制的效果。我們觀察福壽螺的習性,知道牠們最常出現在灌溉用小水溝後,希望能以方便又有趣的方式大量捕捉,於是討論想要製作一艘適合航行於水溝,能捕捉福壽螺的船。本實驗探討船體與承載重量的關係、動力對船速的影響、掃除器對清除數量的作用、網子對捕捉數量的影響,最後製作『無敵艦號』,並且改進它的缺點。改良後的『無敵艦號』,捕捉福壽螺和清除福壽螺卵塊的成功率提高了。 我們並且讓船在學校的池塘裡航行,不但可以當個稱職的『水中清道夫』,清除水中落葉,還可以拯救寒流來襲時,池塘裡的孔雀魚兒,真是一舉兩得。

骨牌夾心餅之同心圓探討

一、4×4骨牌同心圓 1. 下圖一則成功的4×4骨牌同心圓示例:(1) 內圓(紅色部分)每行每列總和皆相同都為3。(2) 外圓(含紅色部分)每行每列總和皆相同都為9。(3) 設計源自於骨牌魔方陣的變形,本遊戲不探討對角線的總和。 2. 本研究發現:(1) 4×4同心圓之內圓總和≠外圓總和。(2) 4×4同心圓的內圓總和範圍介於1≦內圓和α≦11。(3) 當4≦內圓和α≦8時,其外圓總和β的最小值與最大值有其固定的範圍:α+1≦β≦α+11。(4) 當內圓和不在4≦α≦8的範圍內,其外圓最大值逐漸從兩頭遞減;外圓最小值逐漸從兩頭遞增。(5) 4×4骨牌同心圓的排列方式有七大類共32種。因不同骨牌排列的變化,會產生更多4×4骨牌同心圓的拼組可能。 二、5×5骨牌同心圓 1. 下圖一則成功的4×4骨牌同心圓示例:(1) 3×3內圓(紅色部分)每行每列總和皆相同都為12。(2) 5×5外圓(含紅色部分)每行每列總和皆相同都為17。(3) 設計源自於骨牌魔方陣的變形,本遊戲不探討對角線的總和。 2. 本研究發現:(1) 5×5同心圓的內圓總和≠外圓總和。(2) 5×5同心圓的內圓總和範圍介於4≦內圓和α≦12。(3) 當7≦內圓和α≦9時,其外圓總和β的最小值與最大值有其固定的範圍:α+1≦β≦α+11。(4) 當內圓和不在7≦α≦9的範圍內,其外圓最大值逐漸從兩頭遞減;外圓最小值逐漸從兩頭遞增。

利用浮標能測量海水的含鹽濃度嗎?

釣魚的時候看到浮標在淡水中與海水中浮出水面的部分長短不一樣,在淡水中浮出較短而在海水中浮出較長,這是什麼原因呢?海水中所含的食鹽是不是可以利用浮標浮出水面的長短來測量它的濃度呢?我們為了要探求問題的答案,於是我們製作各種形狀的浮標並作下列的實驗。