全國中小學科展

最佳團隊合作獎

磁性樹脂來連矽-磁性離子交換樹脂之探討

本實驗中的氧化鐵(Fe3O4)先以水玻璃(矽酸鈉)包覆在其表面,可避免其在受到酸鹼的腐蝕,由於表面帶電的影響,在pH值為7時,SiO2在Fe3O4表面膠結的效果最好,包覆過SiO2的Fe3O4可穩定與離子交換樹脂結合,使離子交換樹脂具有磁性,經外加磁場將之與廢液更有效的分離,磁性陽離子交換樹脂對溶液中的Cu2+、Zn2+、Cr3+,進行吸附時,發現在pH值5至7時,對上述陽離子有很好的吸附效果;當溫度及磁性陽離子交換樹脂質量增加,也可增加吸附的效果,三種金屬離子的吸附效果則是Cr3+>Cu2+>Zn2+。磁性陰離子交換樹脂對溶液中的甲基藍及甲基橙進行吸附時,在pH值6至7時,對上述陰離子染劑有不錯的吸附效果,溫度及磁性陰離子交換樹脂質量增加,也可增加吸附的效果,兩種陰離子染劑的吸附效果則是甲基橙>甲基藍。

「深」在「浮」中不知「浮」~探討表面張力對『沉體』浮於水面行為之影響

硬幣因表面張力的作用而浮於水面上,且當所形成水面曲線各點斜率小於1時,即硬幣與水面接觸角小於135∘,其曲線會符合h(x)=c1e-x⁄Lc 的形式。另外,實驗驗證兩枚浮於水面之硬幣因兩側接觸角不同,使硬幣受力F=γ(sinθc2-sinθc1)*A,而發生互相靠近的情形,此機制與文獻[4]所提到的解釋不同,這是因為沉體(本實驗所研究的)與浮體(文獻所提到的)與水面的接觸形式不同,而使得物體浮於水面上互相靠近的物理機制不同。最後,本組發現水面漂浮物體為浮體時(密度小於1gw/cm3),接觸角大小與表面材質有關,與密度大小無關;而為沉體時(密度大於1gw/cm3),接觸角大小與表面材質無關,會隨著密度增加而變大,可說明了兩沉體互相靠近時,接觸角是會改變,因而產生吸引的現象。

「甕中捉音」-古代「空甕砌牆」隔音技術之探究

隨著大眾對生活品質的要求逐漸提升,有關防噪音的裝置已成為生活上不可或缺的設施。本研究在藉由對古代「空甕砌牆」隔音技術之文獻探討後,以探究空甕外部及內部的相關因素之隔音效果。研究結果顯示,空甕數量愈多、空甕厚度愈厚、甕口口徑愈大時,會有較佳的隔音效果,在空甕的擺放位置上以×字形的隔音效果較好,甕口的形狀上以正方形的隔音效果較好,空甕內填塞物的空隙率愈小隔音效果會較好,空甕間有連通也會有較佳的隔音效果。最後我們也建議,日常生活中有許多類似空甕的物品也可環保回收拿來替代價錢比較貴的空甕,除了可做為隔音牆使用之外,也可設計成裝置藝術做為美化環境用。

高『彈』闊論

本研究是探討網球、乒乓球、高爾夫球及壘球在不同條件下的反彈情形,並比較其反彈係數。球的反彈係數與質量沒有明顯相關;而地面的性質對軟式網球影響最少,對高爾夫球及乒乓球的影響最大,且在磁磚地面上,各種球之間反彈係數差異大,反而球落在塑膠墊上,反彈係數平均值降低。乒乓球的密度小,反彈係數與原始落下的高度成負相關。乒乓球在各種溫度的反彈係數變化都是最小的,軟式網球加熱後的變化量最大。軟式網球在粗和緊的線做成的自製球拍表現最好,使用40cm×40cm的大拍面打軟式網球,最適合年長者。我們可以利用高爾夫球代替榔頭簡單檢測瓷磚的鋪設是否有瑕疵,因為磁磚下方若是空心的話,高爾夫球落下地面時會發出可怕刺耳的聲音。

環保紙盒"力"大功

藉由蒐集不同底部類型的紙盒,觀察紙盒底部結構,發現可將紙盒底部的組裝方式分成兩大類:(一)底部僅以鑲嵌方式組裝;(二)底部須以膠水或膠帶黏貼。經過觀察並共同討論後,發現以鑲嵌方式組裝的紙盒用途非常廣泛,載重力的範圍也很大,而且符合環保再利用的理念,所以我們決定這次的研究方向為「紙盒的底部結構對載重力的影響」。研究過程有「紙盒底部結構載重力測試」、「不同形狀、大小的底部紙盒對載重力的影響」、「鑲嵌處邊角對載重力的影響」。未來可以再探討以下幾個主題:載重力最好的鑲嵌處比例應為何?是否可以找出簡單的計算方式;找出容易組裝的邊角角度、裁切方式;紙盒結構與成本的關係;設計不同功能的紙盒。

纓花生死鏈

我們校園內有小紫斑蝶、玉帶鳳蝶、台灣紋白蝶、日本紋白蝶、台灣黃蝶、荷氏黃蝶、黑點粉蝶、水青粉蝶、大黃裙粉蝶、單帶?蝶、姬單帶?蝶、狹翅黃星?蝶、褐?蝶會吸食馬纓丹黃橙色內層花朵花蜜。內層是黃橙色花朵的整枝馬纓丹花序,花蜜甜度很高,各層花朵比較,內層最高,中層次之,最外層最低、整枝花序比較,粉紅黃橙、橙黃橙、黃黃橙、白黃橙色都是最高。而且花朵及花蜜是酸性。馬纓丹莖扦插種植10天,介質材料是粗砂都會活,有機土大部份會活,細砂土一半會活,咖啡渣則都不會活。馬纓丹葉的味道對三線鼠沒有影響,對美國大蟑螂影響也不大,但少數的狗聞到會走開,多數的狗聞到會轉頭。另外,美國大蟑螂吃浸馬纓丹葉榨汁的吐司無法存活。

紙捲壓縮形成摺痕之探討

我們已知如果將一張紙捲成捲筒狀將能承受來自紙捲兩端極大的力,有趣的是當兩端的力超過紙捲所能承受的最大限度後,它會沿著紙捲方向壓縮並在其上形成規律的菱形摺痕,使紙捲形成一種在縱向有彈性、橫向不易變形的結構,於是我們利用重物從高處落下撞擊紙捲來進行測試,發現所產生的菱形摺痕與紙捲的周長、厚度等等的相關性。

愛情打字機

網路即時通上,大部分人聊天都使用中文,很自然的中打就不錯,但是卻很少人使用英文聊天,所以英打總是慢很多,甚至很多人英打還停留在使用一指神功的情況。 一般正式版的打字練習軟體,在鍵盤練習方面並沒有針對如何增加學生學習動機的部份加以撰寫,比較呆板造成使用者通常用不到半個小時就放棄學習;仿間私下流傳的小程式雖然比較注重學生學習動機,但是學習策略卻較差,造成通常需要花費長時間才可以記住鍵盤位置。所以,我們希望發展一版程式可以增加學生學習動機且快速的記住英文字母鍵盤。

階梯路線大問哉,「階階」輾轉舉證來

本篇研究首先針對「登n階層的樓梯,每一次跨1~m階登樓梯總方法數」深入探討,而先建構樓梯法則,則可得到生成路徑圖,如此可推得轉移矩陣與方法數矩陣,最後得出總方法數,再推廣若一次跨任意階,推得其方法數的遞迴關係式,同時再建構跨p~m階樓梯法則,必存在生成路徑圖與轉移矩陣,因而求得總方法數。另外探討指定步數總方法數,其分佈呈現斜方向巴斯卡三角形係數。接著探討費氏數列(Fn)其彼此項數間具有因倍數的關係,並探討每一次跨1~m階所成樓梯數列每一項除以一正整數k後為餘數數列,探討其循環節個數的規律,同時每一項除以k後餘數數列呈現循環數列與有序性的餘數數列。最後建構樓梯數列對應立體幾何圖形,呈現直觀看到立體樓梯作為本篇的應用範疇。

IRmote之反光筆頭&眨眼滑鼠

我們研究出Wiimote的感測原理與影響IR發射筆的發光強度的因素及不同材質的反光特性,進而研發出~電子黑板--反光筆頭,達到在臨時組合屋教室裡能順利在黑板啟動電子白板的功能並提升學習樂趣等目的。同時,運用Wiimote的感測原理及所學和研究結果,我們舉一反三欲罷不能,研發出簡單實用的~眨眼滑鼠。