全國中小學科展

最佳創意獎

風之舞

運動會不斷揮舞著雙手的「舞星人」,引起我們好奇,如何製作出可不斷舞動的「舞星人」,成了我們共同的目標。我們利用日常生活中的吹風機、玩具小馬達風扇、電動氣球打氣機,到效果頗佳的直流軸流扇做為舞星人的風源;棉紙、塑膠袋、布做為氣舞(風管舞星、舞星人)的材料;經過各式實驗發現:* 風管舞星:材質、風力大小、風管舞星與水平面的夾角、出口的型態,都會影響風管舞星的擺動頻率與擺動效果。* 舞星人:材質、風力大小、剪裁方式,則會影響舞星人的擺動頻率與擺動效果。特別是醒目的黃色防水布,搭配並聯的直流軸流扇,產生奇佳的擺動效果。縮小版的風管舞星及舞星人,不佔空間又平價,卻可達到引人注目的廣告效果。

看見----蘋果在發光

本研究探討蘋果是否含有螢光物質,進而自製暗箱觀測螢光強度,並找出萃取螢光物質的最佳條件及影響螢光強度的外在因素。最後發現,蘋果含有天然的螢光物質,必須用紫外光燈源照射,才能放出黃綠色螢光。在實驗過程中氧化及陽光照射都會破壞蘋果中的螢光物質。而萃取蘋果螢光物質的最佳條件──將蘋果不去皮,磨成泥(200ml),加入沙拉油(50ml)並用酒精燈加熱10 分鐘(不停的攪拌),之後靜置一天。.蘋果泥添加酸性的醋酸水溶液及浸泡在飽和食鹽水中,都不影響螢光強度。但添加鹼性的小蘇打水溶液,則會造成螢光強度減弱。最後利用蘋果螢光彩繪圖案,更增添天然螢光的趣味性。

方圓之間—方體內的正多面體造形設計與加工

“方體內的正多面體造形設計”就是在方體內加入多面體,在許多大樓門口都可看到類似這樣的多面體造景藝術。正多面體基本造型有四面體、六面體、八面體、十二面體、二十面體,若加以變化可製作出更多的多面體,我們運用多面體和多面體的幾個變化,來製作出更多的多面體,如複合、截角、星狀化等關係。我們使用電腦輔助設計(CAD)軟體將正多面體圖設計出來,並以空間數學、幾何投影學計算正多面體圖的造型,再由電腦輔助製造(CAM)軟體模擬與產生加工程式,最後以 CNC數值控制機械加工出來。而加工時有造型的多面體不易夾持,必須使用特殊夾具來固定於虎鉗上,且預防夾持變形也很重要,如此才能製造出我們設計的方體內正多面體造型。

八方風雲輪風換發

在原油短產與飆漲的時代下,且生質油的發展反造成全球物價急速攀升,能否在最節能與最具效能理念下,替代電能的來源搜尋與研發成了全球最關心、最迫切的要事。在全球要事目標下,本研究探討被遺漏的工廠廠房免電力自然通風設備,將其改造成自然風力發電機組,朝支援都市建築環境照明設備所需的電力進行研究。本研究後發現免電力自然通風器發電機頗具可行性,靠著穩定風量讓葉片能順利轉動,驅動轉磁式發電機產生電力,同時具有原有排熱、排濕氣與通風等功能。並有效解決一般風力設施受風場限制所造成發電量不穩定的困擾,藉由輕巧風力發電機補助家用太陽能發電組的供電效能、期盼能有更進一步的研發,使其成為都市建築環境電力供應主角。

以機械氣壓組成正反器型態之迴路設計與探討

「儼然有發現新大陸的感覺!」這句話代表我們從此次研究與製作的結果中獲得的最佳感言。本項研究的動機和目的在於以數位邏輯的理論基礎和設計方式作為根據,將順序邏輯設計的概念以正反器的型態應用在機械氣壓控制迴路的設計上,並試著找出在機械與電機電子整合的模式下,是否真能符合其兩者共通的特性存在,也進一步分析和探求其可行性與否。而研究的過程或方式,從擬定工作項目、工作期程與進度及工作流程後,繼而展開迴路設計與規劃、連接實驗迴路測試和偵錯,由於研究和實驗製作的迴路項目很多,屆時必將無法於現場實體展示,因此,在完成前述所有迴路的設計與規劃、測試和偵錯,便開始組合單元項目迴路與標示牌製作、錄影拍攝和轉檔編修,並藉以網頁編輯的方式來呈現成果。結果發現,以機械氣壓組成正反器型態之迴路設計確是可以被應用的不錯方式,亦驗證在機械與電機電子整合的模式下,真具有兩者共通的特性存在,又在討論中,闡述分析在一般氣壓控制迴路的設計中常用於機械氣壓(純氣)的設計方法,並與我們研究製作的方式作比較和探討。最後在結論裡,我們咸認應可提供日後在這方面的學習者有一個新的思考方向和學習,亦能作為在教學上的參考,也寄予未來的發展前景是寬廣且令人期待的。

「熱」情傳導、3D 立體彩繪顏料見證─發現溫度與3D 立體顏料的親密關係

整個實驗是探討「3D立體彩繪顏料」膨脹的原因,其最大特色是:利用吹風機加熱後,顏料有膨脹效果並且不會焦化,我們試著比較出3D立體彩繪顏料和一般顏料不同的特質,結果發現3D立體彩繪顏料加熱後會產生氣體而膨脹。進而在繼續探究哪些因素會影響膨脹,結果發現,影響3D立體彩繪顏料加熱膨脹的因素;不同品牌、不同顏色顏料、溫度變化、吹風機的遠近、吹風機的強弱風、吹風機風口集中吹風、顏料體積不同、顏料冷藏、顏料放置時間、不同顏色的瓶子傳熱、高溫吹風機的位置、高溫吹風機的遠近、高低溫吹風機、加入的膨脹劑等。最後,利用周遭隨手可得的材料DIY「立體彩繪顏料」,發現廣告顏料加10g白膠加0.3g小蘇打混合,和市面上的3D立體彩繪顏料有相同膨脹效果,並且不會焦化。

椰椰您回來了!-椰子的多元探索及其日常生活中創意應用之研究

一顆椰子,我們通常只想到椰肉和椰子水可以食用。至於椰皮和椰殼這兩個部份,許多人都習慣性丟棄它們。其實,它們可以變身成許多實用的東西喔!在這此研究中,我們嘗試將椰皮和椰殼分別製成了筆芯、炭,以及其他具實用性的東西,至於可食用的椰肉,以燜烤的方式提煉出椰油。本研究除了有上述的具體成果之外,我們還進行了一系列的實驗來研究椰子,如:利用水的冷脹此特性來撐破堅硬的椰殼、利用牛頓第一運動定律及壓力原理,以牛奶糖及其他物質來穿破椰皮、以椰皮內的強鹼水份來驅除蠅蟲…等等。在從事椰子研究的過程中,我們不僅對椰子的一切有深入的瞭解之外,也學到了一些從事科學實驗的知識技能,像是:網路資料的搜尋、資料的歸納統整、使用Excel 製作圖表....等,獲益很多。

暗藏私心的3D偏光視界

我們的研究是針對現今流行的3D眼鏡(偏光片)進行相關探究,進而瞭解各種光穿透偏光片後的變化情形。研究結果發現:光源起始亮度相同的條件下,各色光LED穿透一片偏光片的透光率相近;而穿透兩片疊合的偏光片時,透光率會隨著偏光片疊合角度改變而有規律的起伏變化,紅光的透光率較藍光和綠光約高10%,但是藍光的透光率起伏差異最大,紅光的起伏差異最小。若是在兩片偏光片中間黏貼一層角度不同的透明膠帶,並將偏光片疊合成不同角度時,各色光的透光率起伏差異和最大值皆會產生程度不同但有規律的角度位移現象,表示膠帶具有旋光性。若改變透明膠帶黏貼的層數,透光率的起伏差異和最大值的疊合角度也會改變,但是沒有明顯的規律性。

切割三角形之必勝策略

國小時就常和同學一起玩數學小遊戲,相當喜歡這種「想想看」的感覺。高一時考環球城市盃數學競賽,題目中有一題令我百思不解,後來和同學提起這個遊戲,發現大家對這題也都沒什麼好辦法,經過幾天討論之後,終於把題目解決了!不過我卻又發覺這個遊戲在加以變化之後,又可以有不同的玩法與解法!恰好當時我們也學到「排列組合」這一章,其中樹狀圖的概念和我當時的解法可說大同小異。當下我們就決定要繼續挑戰這個既繁且雜令人又愛又恨的遊戲。

車輛風力發電之研究

為有效地回收加諸於車體迎風面之風阻耗能,以提昇整車系統之能源效率,故本研究提出以風力發電原理為基礎之輔助型車用發電系統,藉此提昇整車能源效率之穩定供電系統。本研究係根據汽車之風阻係數、風能狀況、車輛高度的需求,利用VISIO 軟體撰寫成一套發電機設計流程,自行設計風力發電系統進行發電機參數設計與調整,來提高負載效率。其次,為了避免複雜的實驗數據,利用分析軟體分析發電機在不同風速下之輸出電壓與流。並探討不同變項與風扇業片種類的差異情形,依據實驗結果與前述之邏輯論證做比對,以歸納出最適合之系統。