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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。

圓圓轉轉轉

我利用動圓和定圓來探討轉動所行經面積估算與指標角度的變化。採用圓形板,以相同半徑的動圓去轉動一個或多個定圓,從動圓行經的軌跡估算面積;接著將定圓排成直線形、三角形數、正方形數,利用動圓轉動上述圖形,估算動圓的指標角在轉動後的角度改變。結果發現,在面積的估算上,圖形雖複雜,但經過操作整理後,可以得到精確的估算值,並發現規律性。在估算指標角,以同樣大小的動圓去轉直線狀、三角形數、正方形數的定圓,指標角度有一定的變化,當定圓數量增加時,有規律性。動圓和定圓的半徑成比率時(如 1:2、1:3、…),指標角也具有規律性。我使用的道具雖簡單,卻可以導出有趣又有規律的推論。本研究仍有許多工作,可留待以後再來進行。

「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。

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。

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。

捍衛福爾摩沙與天災和平共存~探討土石流防治工法的攔阻效益與過壩行為之

「土石流」令人聞之色變,攔阻工法是土石流防災的重要課題。由渠槽的模擬實驗,探討防砂壩的攔阻效益與自清能力,藉以瞭解土石流防治工程。實驗發現:通過式壩體雖無法完全攔阻土石流的流動,卻可減緩土石流的衝擊力,又具備清水流的自清能力。通過式壩體的攔阻效益受開口間距大小和當地土石流最大粒徑大小的影響很大,土石流穿過壩體的行為受土體粒徑組成、土石滲流速度、坡度、水流量大小、表面逕流速度和壩體開口的間距大小等影響,也影響壩前堆積的情形。建議在設計壩體時要多方考量,方能兼顧貯砂率、自清能力和粒徑分離能力,以減緩土石流威力。最後,我們設計多款不同規格的壩體,來印證研究結果,希望可提供日後壩體設計的參考。

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」。

看誰飛得遠

在去年的暑假期間,杰伸的爸爸、媽媽帶著杰伸和他姊姊一家人到宜蘭參加親水公園國際童玩節,看見了許多不同的童玩,其中,發現最有趣的就是「水火箭」。開學後,他把這件事告訴我們這些志同道合的朋友們,於是,我們就開始研究水火箭的製作方式及過程,並且想實驗看看我們製作的水火箭能夠飛得多遠。

倒瓶的溢水比較

有一次星期天,我隨著爸爸、媽媽到鄉下的伯父家去玩。伯父經營農場,並且養了很多的大雞、小雞,我和弟弟到處參觀。發見了雞的飲水器,是用一隻瓶子,裹面裝了很多水,倒反架在圓形的鐵皮盒上,所溢出來的水,是給大小雞喝的。我和弟弟覺得有趣。我們看了很久,才離開了雞舍,回家的路上,想了想,倒瓶的溢水怎樣才會多或少?上學校後和幾個同學討論這個問題,都不能解決。最後把這個問題告訴老師,於是在老師的指導下,和同學共同研究「倒瓶的溢水比較」的題目。

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!