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最佳鄉土教材獎

聽蛤蜊在唱歌-蛤笛樂器之研發

本研究以廢棄蛤殼研發四種蛤笛,第一種熱熔膠吹口蛤笛、第二種蛤殼面鑽洞蛤笛、第三種吸管蛤笛、第四種是氣切片蛤笛;發聲原理是往薄片吹氣可產生邊稜音,隨後與蛤殼腔體共鳴而發出聲音,再利用指孔洞產生不同音調。其中以第四種氣切片蛤笛利用熱熔膠、塑膠薄片及透明膠帶就能自製5種以上音調的蛤笛。研究結果發現,指孔洞總面積越高則音頻越高;蛤殼容積越小則音頻越高;氣切口面積越小則音頻越低;氣切片材質越厚或層數越多則彈性越差,音頻會越低;吹氣量越強則音頻越高;指孔洞位置與音頻無關;氣切片黏貼位置因手握蛤殼手勢之故,建議貼在蛤殼長側邊的位置。本作品已申請專利,製成商品義賣,製作方法及吹奏歌曲有上傳影片提供大家參考使用。

茭白卷

使用茭白筍(學名:Zizania latifolia)葉之農產廢棄物取代木材製做紙漿,採用硫酸鹽法製漿,化學製漿主要方法是把纖維素纖維藉由脫除木質素反應釋出而分散之,而本研究就是探討脫除木質素的反應動力學與反應最適時間之研究。以過量反應物添加法來求出脫除木質素的反應級數,並以不同反應溫度,求得反應活化能,與測定卡巴價來求得最適反應時間,以利了解茭白筍葉紙漿漂白難易及單位時間反應去除木質素之程度。本研究特色於利用造紙業界對卡巴價(Kappa number)之定義取代複雜的木質素定量,同時並以作圖法找出反應級數的合理設定,闡明過量反應物添加法的實作方式,並計算出最適蒸解時間,幫助欲以非木材或茭白筍葉漿之工廠製程改良與反應器設計。

粒“力”皆辛苦~探討顆粒長短對擊球的影響

因為在桌球課堂中,發現同學們準備的不同桌球拍影響了球的彈跳軌跡,因而引起我們想要一探究竟的好奇心。在考量經費有限及架設的需求,動手自行設計發球機,運用實驗室器材設計固定板及自由釋放裝置以利穩定發射。並藉由改變兩側輪胎轉速差來製造穩定直球及旋球。透過噴覆石墨噴漆使乒乓球及拍顆粒面具有導電性,進行錄音取得接觸時間,同時搭配慢動作錄影分析速度來分析不同長短拍面對球的彈跳影響。發現,高速球之下各拍面與球的接觸時間有明顯差異,且其下方的海綿厚度影響頗大。斜向入射時,反彈後角度較入射前減少,且長顆粒拍面的反射軌跡改變最大。更在右旋球垂直向下時,展現出馬格努斯效應。讓我們對於各種拍面有了基本認知。

光知道你「濃」我「濃」

本研究將探討不同波長的光線在水中的吸收現象。因為不同波長的光在水中行走後強度會有不同程度的衰減。為了要模擬不同深度的水深,本研究使用兩片相互平行的平面鏡放入裝滿水的玻璃缸兩側,讓藍、綠、紅雷射光在此兩片相互平行的平面鏡中進行多重反射。最後再量測藍、綠、紅雷射光在此兩片相互平行的平面鏡中行走的距離與最後出射光的強度。經實驗結果發現藍、綠、紅雷射光在水中走固定距離之後,藍光的衰減最少,紅光衰減最大。此外,這套實驗裝置還可以擴大應用來量測稀薄液體的濃度,使用多次的反射來增加光行走的距離,可增加稀薄溶質吸收光線的能力。實驗結果顯示使用此多次反射吸收裝置可以量出0.05 wt%糖、0.05 wt%鹽以及0.00004 wt%亞甲藍的濃度。

給未來一個呼吸空間─遠距動畫式二氧化碳與煙霧警報器

本研究探討自製溫室煙霧模型箱中,觀察不同濃度二氧化碳以及煙霧量與溫度之關係,透過S4A軟體所顯示的電壓值,配合感測元件測得在不同氣體濃度中的輸出電壓,製作動畫式二氧化碳與煙霧警報器進行遠端監控,並結合手機應用程式達成即時監測的目的。透過實驗,我們獲得以下結果: 1. 當二氧化碳濃度升高時,模型箱內的溫度會隨之升高,此時二氧化碳偵測元件(MG811)電壓值則會出現下降情形。 2. 當煙霧濃度增加,煙霧偵測元件的電壓值會上升,且在加溫過程中,其溫度上升較無煙霧更明顯快速。 3. 透過電腦軟體S4A將實驗過程數位化、動畫化與遠距化。 4. 將研究結果連結手機應用程式,透過藍芽傳至手機,使偵測數值以動畫式呈現於手機,並能夠進行遠距即時偵測。

拼成長方形---五連塊探秘

在五年級接觸了五連塊之後,我們試著找出除了「拼湊」之外的五連塊解法。我們先針對五連塊的規律進行探討,並試著將五連塊數值化後使用數字計算將答案算出來。再透過「座標數值法」進行計算時,雖然覺得計算繁瑣,但可以從數值化的結果清楚看到連塊翻和轉產生的規律。另外「情況數值法」讓我們可以將解答過程放置於電腦程式中運算。我們還發現情塊數值法的每個數字可接受數值是有規律的。最後,我們發現情況數值法不只可以用在五連塊解答的計算上還可以利用在三角形和立方體的答案計算中。

「索瑪」頻道─索瑪立方塊的研究與探討

本研究旨在延伸傳統的三階索瑪立方塊至四階立方塊(即其方塊數為4×4×4),在不違背原先遊戲的精神之下,定義連方的組件並建立圖譜,透過探討組件可能的組成,意圖找尋能夠快速完成正方形造型的方式。研究過程中,透過不斷的探索、編碼、分類、整理與討論,我們分類出6種不同的成功組合類型,並找出此6種類型皆為有解。進一步分析後發現,這些解當中重複的組件,是能夠完成解法的重要關鍵。本研究不僅發現到關鍵性的組合要素,也為探尋索瑪立方塊在系統性的成功組合方法上,提供了可能且重要的基礎。

菱角變身秀

本研究希望透過對菱角澱粉性質的探究,了解菱角澱粉利用的可行性,並尋找菱角澱粉加工利用的機會。由實驗發現萃取菱角澱粉時,乾燥方式會影響粉末顆粒大小,其中以日晒法所得到的粉末最細,而左營菱角澱粉的色澤偏紅褐色,且在黏度比越南菱角高,但是若在菱角澱粉糊內加入不同的添加物或改變溶液酸鹼值都會影響澱粉的糊化溫度和離水程度,其中以添加沙拉油或溶液pH值為5的時候澱粉糊的黏度最高,而添加鹽的菱角澱粉糊黏度最低;而加入pH值較低的醋最能降低菱角澱粉糊的離水現象。另外透過實驗及官能品評結果發現菱角澱粉適合用來油炸及當果凍粉使用。我們的研究結果可做為未來學校本位課程中發展菱角特色料理時的參考,也可提供給業者進行菱角創意料理的研發。

川流式水車的製作與場址設計

本研究設計一具可變動扇葉角度的水車,目的在探討水車扇葉的角度以及水圳場址與水車運轉速度的關係,我們以校園旁的水圳來測試水車,水圳水流速度約40 cm/s,流量約242 L/s,水車半徑60 cm,重量87.4 kg,扇葉寬度30 cm,深度25 cm,負載為200 W的發電機。研究結果:一、以水圳的自然流速很難轉動水車,需用鐵板擋住水車兩側,使水流集中在中間的扇葉,才能轉動水車。二、擋水鐵板與圳岸的角度呈45度時,可有效防止水草卡住水車。三、扇葉的角度呈45度時水車運轉速度最高。四、擋水鐵板改以全罩式擋住水流,水流速度和水位差增加,發電機轉速可達600 rpm,產生13.7伏特電壓。本研究顯示扇葉的角度45度以及水圳裝擋水鐵板,可提高水車運轉速度,使發電機發電。

天生「礫」質

本研究主要在認識火炎山地形和月世界地形的異同處,並了解不同顆粒大小的沉積物受水流作用產生的搬運、沉積作用的變化情形,進而模擬及探討二種地形可能的形成過程。 透過野外實地觀察,知道造成兩種不同地形顯著差別的主因在於它們岩性的顆粒度不同;水流作用實驗結果發現:顆粒大者不易被搬運,而顆粒小的,不但容易被沖刷,也會被搬運到較遠的地方沉積。 模擬地形形成過程發現,二者的透水性有明顯的不同,礫岩透水性良好,水大多往礫石層滲透下去,表層的礫石易因礫石間的泥沙被沖蝕而崩落,形成近乎垂直的岩壁;而泥岩透水性不佳,所以水多形成逕流,沿著地表表面沖刷,加上細粒的泥很容易被搬運,於是形成月世界地形。