全國中小學科展

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國小組

彈簧鋼珠與地震

一、 在彈簧大小,彈簧粗細一定時,長度越長的彈簧,鋼珠越不容易掉下(彈簧能承受鋼珠的重量下)。二、 在鋼珠大小、彈簧長度一定時,越細的彈簧,鋼珠越容易掉下(彈簧能承受鋼珠的重量下)。三、在彈簧長度粗細一定時,鋼珠的重量越重(越大)時,越容易掉下。

自製排笛的研究

為解決聲音課程教學時,各種飲料容器不容易吹出聲音的問題,進行一系列影響因素的研究。用吸管比用嘴巴容易吹出聲音;容器或吸管內徑 1-3cm 效果最好;吸管內徑 0.4-0.6cm 最適合吹奏;切口方式及吸管長度對聲音的大小及頻率影響不大;吸管挖洞會造成音量減小;吸管與容器角度以 10-20 度最適宜;吸管與容器距離以 0-2cm 聲音最大;容器材質以玻璃音量及音色最佳;玻璃瓶的高度越高頻率越低;改變玻璃瓶內水的高度可以控制頻率的高低,以玻璃瓶中氣體體積和氣體高度為控制變因時,不同的玻璃瓶都有類似的頻率曲線。我們以奧利多和珍珠奶茶吸管為例,先做出標準音與頻率的對照表,再做成簡易的排笛來演奏。

銀條斜線天蛾

從發現銀條斜線天蛾那一刻起,我們開始搜尋有關於銀條斜線天蛾的資料;並調查校園其食草植物的分布情形。將食草盆栽放在生態食草植物旁仔細觀察、耐心等待並紀錄其產卵日期,並將生態園裡發現的卵每天觀察紀錄。卵經過四、六天後開始孵化成一齡幼蟲,在經過四次脫皮成五齡幼蟲;我們將其過程一一拍照紀錄下來。最後幼蟲潛入土中表層利用葉子吐絲作蛹室等待蛻皮化蛹,再經過十天的耐心等待;那一隻隻有著大眼睛形狀猶如噴射戰鬥機的天蛾終於破蛹而出,讓人既高興又興奮覺得所有的努力都沒有白費。並願將那一張張珍貴的照片與觀察所得和所有的同好分享。

龍潭人的水-泉水空

龍潭中豐路敏盛醫院對面,有口遠近馳名還上過公視的「泉水空」。這口湧泉為何能源源不絕的冒水?是我們最好奇、最想研究的項目之ㄧ,但是老師說我們的地質觀念不夠札實,等上五年級再探究。因此從 94 年 10 月至 95 年 3 月,近半年的時間我們針對泉水空的灌溉分布、水質狀況、水位、水溫及氣溫等問題作觀測調查。我們走遍田間小路、訪問當地長者、請教地質、生物和環科系的教授,並向鄉公所申請補助、上網查詢、參閱書籍,終於完成研究工作。我們很高興,因為從來沒有人對泉水空做過科學性的探討,都是靠著好奇閒聊,口耳相傳來認識它。在調查期間有不少鄉民非常關心的詢問:泉水空水質好嗎?為何它冬暖夏涼?它流到那些地方?如今這些疑問我們都獲得解答,並將這份研究報告呈給鄉公所,提出建議,希望能藉此落實我們的研究目的──讓「龍潭人的水--泉水空」,生生不息的滋養這塊大地!

抗流感有妙招~探討教室門窗開關與空氣對流、溫度的關係

冬天時,教室的門窗該如何開關,才能使得教室內的溫度驟降最少且教室內空氣流通,讓學生和老師不會受冷風侵襲又可以安心又舒適的在教室教與學呢?我們將教室區別為上半部和下半部,無人的上半部希望對流旺盛;下半部則希望降溫緩和,避免位於下半部的老師和學生感到寒冷。並分別考慮無風時,空氣自然對流的狀態以及東北季風時,風從教室右邊向教室吹襲的強制對流狀態。經由實驗與數據的分析結果,我們得知在冬天無風的自然對流狀態下,以下課十分鐘的時間考量,開門窗方式以打開教室兩邊的上排的窗戶為最佳的選擇;而在東北季風盛行,風從教室右邊吹向教室的強制對流的狀態下,以十分鐘後的時間考量,打開教室兩邊的上排的窗戶仍是適合的開窗方式。因此冬天不論有風或無風,想要教室內空氣流通,又不希望溫度驟降,最適合的開窗方式為打開「兩邊上排的的窗戶」。

奇妙的熱能

在一個晴朗的日子,馬路旁停放了黑、白兩部車子,在陽光下閃閃發光,好美麗呀!我忍不住伸手去摸,哇!好燙!再摸一下,咦!好奇怪,黑色的車子比白色的車子溫度高呢!我很好奇,就向老師請教,於是老師引導我做了下列有關熱能的有趣實驗,讓我自己去尋找答案。

三「幣」行必有「數」失

「硬幣問題」是指:給一些不同幣值的硬幣(幣值是整數,且它們的最大公因數必須是1),每種幣值的使用數量不限。已知只要夠大的數目,任意金額都可利用它們組成(註1),也就是並非所有金額都能被給定的幣值組成,問:這些無法組成的金額中,最大值是多少? 這個最大值稱Frobenius number,本研究簡稱為「F數」。 歷屆國展國小數學組只有一篇探討了「兩幣值的硬幣問題」,用數學的話來說,就是探討2變數的F數;我不但將該作品推廣到三變數,比起原作有新進展的是:證明特殊通式,發現3變數的F數包含偶數,補充原作未討論的性質,探討F數和變數互質與否,最後,還重證了Schur定理的結論之一。

神秘的水中忍者

本研究主要是探討日本魚虱之行為及其特性,並從大自然生態系中生物食物鏈的角度來探討魚被日本魚虱寄生的情形。而主要研究目的為探討(一)日本魚虱身體的構造及其功能;(二)日本魚虱的運動行為;(三)日本魚虱的營生方式;(四)日本魚虱的生長階段;(五)日本魚虱的生物特性;(六)日本魚虱的生存環境特徵;(七)日本魚虱與寄主(魚)之間的相互關係。本研究主要的結果為(一)日本魚虱蟲體主要可分為下列三部分:頭胸部、胸部及腹部,而雌日本魚虱成蟲體型比雄日本魚虱成蟲體型大;(二)日本魚虱的運動行為是豐富多樣化的,且移動路徑皆無固定形式;(三)日本魚虱的泳足會不停的擺動,是為利用其胸部的呼吸窗及腹葉中的血竇來進行水中的呼吸作用;利用口前刺刺入魚體注入毒液,然後再以圓形口管套上傷口,以其口管內藏的一對鐮刀狀的大顎鋸開魚體體表組織,用口管大量吸食魚體的體液與血液;(四)生長階段是依據肢腳的變化及體型的差異來區分,日本魚虱的成長期可分成九期:為無節幼蟲後期(一期)、稚蟲期(六期)和成蟲期(含成蟲前期、成蟲期兩期),在這過程日本魚虱皆須經過脫殼來達到其成長的目地;(五)日本魚虱具趨光性,對色光的反應程度為白光>黃光>綠光>紅光>藍光,也受到光亮度的影響;(六)純水和地下水較適合日本魚虱生存,其次為養殖水和加硫代硫酸鈉的自來水,而自來水可能含氯較多所以較不適合;(七)日本魚虱比較喜歡寄生的觀賞魚為?科魚類(金魚、朱文錦),若寄主是金魚時,寄生於鰭部的機率大於體表,尤其是在尾鰭;日本魚虱受到魚體上的氣味所影響來找到魚兒,初步判定是因為日本魚虱的第一觸角具有嗅覺功能;當魚體於初期感染魚虱後,魚體會像是被電到一樣在水中亂竄,會改變行為並且有水中垂直倒立的現象,傷害嚴重者會死亡,而蓋斑鬥魚可扮演魚醫生,是防治日本魚虱的良好生物防治法。

測量因你而容易,數學因此而有趣

先畫出各種直角三角形並比較發現當某角度相同時,不論對邊、鄰邊或斜邊長固定,其對邊除鄰邊的比值皆相近成正比,我們可以鄰邊長×鄰邊長/對邊長的比值,求出所要測量的高度。再配合雷射光束導向性佳的特性製作可調角度的測量器,不僅較以往省時省力,也克服測量時地面空間狹窄及測高建築物的困擾。又自製可測空間距離測量器,透過兩端雷射光源的交會,順利測得不易丈量的空間距離、不規則物體的高度、深度,無需皮尺作為底部丈量工具。且運用在測量河面寬度、樹的最大直徑、觀測月亮高度、水平?測上…。並利用拆下聚光凸透鏡片的雷射筆可將物體清楚呈像的特性,配合一根頭髮,加裝在測具上後,可明顯觀察到0. 1 度的刻度,提高了精確性。

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。