全國中小學科展

佳作

哆寶喜歡捉迷藏

最近幾個月開始,桌上遊戲瘋迷全台灣,除了遊戲性外,還富含了許多教育意義,有語文相關如妙語說書人、數學相關如七吃九,甚至於自然科學類也有演化論遊戲等,非常多元。所以此研究將探詢哆寶這款反應類桌上遊戲中的數學相關規則。歸納統計後發現幾項有趣的結果: 1.若每張卡牌上的圖案不重複出現且任意兩張卡牌中的圖案恰有一個圖案相同。當固定每張卡牌的圖案個數與每種圖案出現次數一樣時,則卡牌中的圖案種類與卡牌總張數會相等。 2.歸納整理後發現卡牌總張數為(n-1)×n+1,其中n為每張卡牌的圖案個數。 3.最後突發奇想,試著製作簡單版之哆寶,驗證我們所得到的結果,並期望能利用哆寶帶入課程進行學習。

「優鹹」製菜~以優勢菌種法改良酸菜製程之研究

本研究以接種優酪乳代替傳統天然發酵的方式製作酸菜,以不同品牌優酪乳與低鹽化方式進行試驗。在不同溫度條件下探討酸菜發酵過程的顏色、pH值、生菌數、菌落相變化。結果顯示:一、優酪乳接種酸菜,可縮短發酵時間,是傳統方法的一半。二、優酪乳接種法可降低酸菜醃漬鹽度,僅4.6 %,而傳統為7~8 %。三、優酪乳酸菜最佳發酵溫度為30℃。且以AB優酪乳接種酸菜接受度最好。四、優酪乳接種法製作酸菜可降低雜菌汙染。五、以AB優酪乳配合麵包酵母接種方法,在接受度上無明顯的提昇。用優酪乳接種法來改良酸菜製程,成本雖較高,但整體來說不論于健康、經濟效益、衛生安全及品質都優於傳統酸菜,若能推廣成為有特色伴手禮,更能帶動地方產業之發展。

雲兒朵朵飄、心花朵朵開 —氦氣雲朵製作,隱藏背後的科學原理研究

本實驗的重心,是以如何讓氦氣雲朵,成功塑形並飛入雲霄,以此作為貫穿整個實驗的主幹,並在隨著實驗的主幹前進當中,挖掘、研究許多藏於其背後的科學原理。 首先,第一個為先研究,如何讓氦氣泡團獲得最佳的上升動力,揭發其與氦氣泡團總體積、總表面積、組成的單一氣泡大小、界面活性劑及添加劑等等的關係。另外也去探討這些與其結構、穩定、塑形難易的關係。 再來,考量並嘗試多種方法,讓氦氣泡團,穩定、均勻、大範圍的進行輸出。均勻、大範圍輸出後,接著在眾多的,對氦氣泡團的切割分離法中,選定了利用靜電進行切割。最後,則是研究、探討某些氦氣泡,會有先飄後降的問題。並移到戶外,進行實際總檢測。

曲摺離奇的多邊形

我們想研究三宅一生服裝設計是怎麼做出來的,一開始我們先摺奇美博物館提供的摺紙範例做研究,發現此服裝設計是由數個相似圖形拼組、層疊做出來的,我們將此圖形稱為「基本圖形」,我們改變基本圖形的角度與邊長,繪製成平面圖,再將圖形剪下按照摺痕摺疊,結果發現當∠2+∠3= 360°/n時,可以摺出美麗的正n邊形,控制∠1與∠2、∠3與∠4、AD¯與BC¯之間的關係,可以變化摺出飛鏢型、靠邊型、內部型、全等型四種不同的正n邊形,當∠2+∠3 ≠360°/n時,若設定∠B =∠1 =∠2 =36°時,可以摺出等分圓周的正五角星,而只要圖形摺疊後中間有洞或剛好沒洞,基本圖形都可以往上層疊,摺出螺旋狀的美麗圖形。

壓縮「垃」-頂天立地壓縮垃圾桶

公廁裡的垃圾桶常有衛生紙滿出來,甚至掉到地上很不衛生,其實稍微擠壓一下就好了,但一般人都覺得噁心而不會這麼做,且在COVID-19疫情期間,如何避免接觸是重要的課題,因此我們想設計一款能夠解決這個問題的垃圾桶。 垃圾壓的愈密實垃圾桶就可以裝愈多,依此,我們改造回收飲料杯,並設計出彈簧伸縮壓縮垃圾桶。實驗發現垃圾桶要頂天立地夠穩夠重,壓縮裝置才會自動擠壓垃圾。經多次改造,這款壓縮垃圾桶,在每次關上蓋子時壓縮裝置會擠壓垃圾,並且隨著垃圾頂到時,壓縮裝置會慢慢縮回增加垃圾桶容量,且清理垃圾後,壓縮裝置會自動恢復。與未改造的原始垃圾桶比較,可多裝155%的衛生紙糰,這款壓縮垃圾桶將可解決公廁髒亂現象。

重力作用模擬探討天體及衛星運動

本實驗利用模擬重力場裝置探討天體在重力場中運動的情形,利用攝影紀錄及tracker程式獲取運動軌跡數據,實驗結果歸納出四種軌道類型,分別為:進動型軌道、非進動型軌道、飛出重力場軌道、快速墜毀軌道。 進動型軌道是物體在繞行重力場時,其橢圓軌道的長軸方位因摩擦力作用,隨著時間持續轉動,造成軌道的變異性大;非進動型軌道為軌道橢圓演化過程中產生一段穩定的區間,區間內的運動軌道接近正圓;飛出重力場軌道的運動過程中總力學能>0,故物體脫離重力場;快速墜毀軌道因切線速度快速被摩擦力抵消,故受重力牽引而墜毀。 我們再進一步假設繞行天體的亮度,計算四種軌道的光變曲線,期望能與真實觀測資料比對應用,藉由光變曲線歸納軌道類型。

「焊」你在一起

從焊接練習及數位邏輯實習課程中的學習經驗,應用在專題製作的作品製作上,引發了對於焊接操作的一連串問題,更深刻感受其操作的不方便性,乃試圖尋求解決之道,企求獲得改善,使焊接操作變得更為方便。研究結果及結論為:一、針對焊接操作速度及焊點品質上,除注重焊接技巧所歸納要項外,於焊接操作時,應注意焊錫加入與其碰觸位置,以避免對焊接操作速度及焊點品質造成影響。二、焊接操作時,宜注意電烙鐵焊接工作溫度的掌控及與被焊元件碰觸時間的長短。三、研究製作之焊接輔助進錫裝置作品,確實達到輔助焊接工作順利進行,並改善焊接操作時,焊錫接觸位置不穩定的情況;操作簡單,具便利性,因具備獨創性且實現性高,已經提出發明專利申請。

Geogebra的兩平面鏡成像數

如圖(0),當兩平面鏡M1、M2,鏡面夾角為θ(單位:度),物體與兩鏡交點所形成的線段分別與M1、 M2的角度為θ1、θ2 (單位:度)。利用GeoGebra推導兩鏡中成像數的公式。可以寫成以下5點,其中 [ ]:高斯符號︰ 1.當180°-[180°/θ]×θ=0°,成像數= [180°/θ]×2-1, 2.當0°<180°-[180°/θ]×θ<θ1 且 0°<180°-[180°/θ]×θ<θ2, 成像數=[180°/θ]×2, 3.當 0°<180°-[180°/θ]×θ<θ1且θ2<180°-[180°/θ]×θ, 成像數=[180°/θ]×2+1, 4.當 θ1<180°-[180°/θ]×θ 且 0°<180°-[180°/θ]×θ<θ2, 成像數=[180^∘/θ]×2+1, 5.當 θ1<180°-[180°/θ]×θ 且 θ2<180°-[180°/θ]×θ, 成像數=[180°/θ]×2+2。 我們歸納出這個公式,已修正蒐集到的文獻所描述公式不足之處。 簡單說文獻上的公式︰ 若 360°/θ ∉ N ⇒ 成像數為 [360°/θ] ,其中 [ ]:高斯符號 。 這句話只陳述了部分事實,沒有說出全部事實,所以不能當公式使用。

財「元」滾滾來─硬幣分類裝置

園遊會後發現零錢數量太多,難以在短時間內統計金額,所以製作硬幣分類裝置來解決這個問題。此裝置參考網路youtube影片,發現影片中並無說明硬幣軌道最佳角度、硬幣重量是否影響滑落狀況,以及除了瓦楞紙板外是否有其他材質能讓硬幣滑行更快,因此我們以影片中的裝置為雛形,從中改良細部結構並探討軌道角度對硬幣掉落的影響、硬幣重量對硬幣滑落的影響、以及瓦楞紙板、PP板及L夾塑膠片對硬幣滑行的影響。此裝置能正確分類硬幣,我們研究出此裝置硬幣軌道最佳角度為20度、硬幣掉落成功與否與其重量無關、使用L夾塑膠片硬幣滑落速度最快等結論。

「環」給地球新「吸」望---環保吸管的製作與探討

本研究從古早漿糊開始,想找出不需加熱、製作方便的天然黏著劑;以常用的影印紙製作環保吸管。為增加紙吸管的耐用性,從常見的食品增稠劑中尋找合適的防水材料,發現海藻酸鈉紙吸管效能最好。但實際吸飲不同水溫的開水時,結果不如預期-約使用5分鐘即喪失功能。 目前市售環保吸管以咖啡渣或甘蔗渣添加PLA壓密膠結成型,我們以海藻酸鈉溶液和氯化鈣溶液交聯後形成的膠體乾燥製成海藻酸鈉吸管,添加咖啡渣或甘蔗渣為骨材增加吸管強度,分別以正向晶球法和反向晶球法找出製作吸管的最佳條件,每支吸管的成本分別大約是3.4元和3.8元。不僅能自然分解也不會汙染環境;且使用完後以清水稍加沖洗,吸乾多餘水分,自然風乾後還可重複使用。