全國中小學科展

佳作

搖出呼拉圈的秘密

在觀察班上同學搖呼拉圈時,發現每個人搖呼拉圈的感覺不同,於是決定設計儀器來試試看,經過不同變因的實驗:呼拉圈的重量、大小、粗細、材質以及人偶的高矮、胖瘦和旋轉軸的不同,發現真的會有不同的結果。在實驗中,發現馬達轉動使呼拉圈在人偶的腰部上產生了離心力和摩擦力,所以呼拉圈不易掉下來;也從真實搖呼拉圈到實驗模擬搖呼拉圈,我們建議想要搖呼拉圈時,不容易掉落的方法是:穿的衣服不要太光滑,最好有凹陷紋路、粗糙布料;呼拉圈的選擇不要太小、太光滑、接觸面積多一些;搖動時,旋轉的弧度大一些,這樣應該可以搖得久些。也創作出容易攜帶、折疊式的呼拉圈,可以幫助媽媽們,在騎機車時,安全的帶著呼拉圈到戶外運動。

我切!我切!我切切切!

本研究主要目的在於瞭解不同的「油切」茶飲對於植物油脂的「油切」效果。我們透過資料的蒐集、觀察和實驗來探討不同的「油切」茶飲本身的「油切」效果。首先,觀察和實驗過程中,發現大部分油切茶飲的茶種都是綠茶或烏龍茶,酸鹼值呈現弱酸性。茶飲本身0熱量和無糖的標示,但實際上卻可測出茶飲的甜度在0.4到2.8之間,是因為含有碳水化合物(營養標示為纖維素)此種人類無法吸收的醣類。實驗過程中,我們依據「酸價」、「皂化價」的定義,檢驗不同油切茶飲的油切效果。最後我們發現茶飲本身的酸鹼值和油脂皂化後的肥皂重量,並沒有明顯的關聯存在;同廠牌的油切茶飲,綠茶的油切效果會較烏龍茶的油切效果來的好一些;至於油切效果較佳的茶飲則是愛之味健康の油切分解茶、古道超の油切山茶花綠茶、維他露御茶園每朝健康綠茶;另外在模擬胃液的環境下,胃液會影響油切茶飲的油切效果,降低油切茶飲的油切效果。

飛蛾撲火—校園昆蟲趨光性之探討

我們在夏天的晚上,常常可以看到昆蟲們因為趨光性的本能而慘死在路燈下,所以我們希望透過校園昆蟲趨光性實驗來發現,有哪些燈源特別容易吸引昆蟲。我們選用日常生活中最常見的六種燈來實驗,實驗都是在暑假無風、無月或眉月的晚上,每次實驗都記錄昆蟲數量與種類,實驗完畢後,我們發現水銀燈的趨光種類和數量最多,而省電(黃)的趨光種類和數量最少,研究結果同時也發現昆蟲們的趨光性整體偏向白、藍光,而水銀燈屬白光容易吸引昆蟲前來,因此我們建議將道路、住家附近、民宿飯店、游泳池等將白色的水銀燈改為黃色的省電(黃),如此既節能又省電。

無電力磁動車之研究

我們在自然課程電與磁的單元中,看到課本上對磁浮列車的介紹,激起我們的研究動力。在找尋適合的動力源過程中,我們意外發現利用軌道兩旁交錯磁性的磁鐵,可以讓圓形磁鐵滾動;另外,我們更首次發現利用兩邊放置方形磁鐵,會產生強大斥力磁場,並將此裝置命名為「方形加速器」;為了減少摩擦力,在磁軌上加裝透明壓克力板,確實增加磁動車速度。我們抽絲剝繭的找出磁動車的運動原理和增進磁動車的運動速度;了解原來磁輪運動原理來自於磁軌對磁輪產生的『邊際效應』,也知道磁輪大小並不是影響磁輪運動的主要關鍵,而是磁輪的磁力大小影響最大。甚至,最後我們已經發展出磁輪換軌設計雛形。在研究過程我們不斷的思考、試驗、閱讀文獻、修正試驗方法,不斷的和時間賽跑,最後完成研究報告,真的受益匪淺,希望我們的研究成果對未來有所貢獻。

笠螺!我要出力〝囉〞!

在東海岸沿線我們觀察到對阿美族而言,東海岸擁有的笠螺類,是阿美族人最常食用美食。其數量似乎一年四季皆有,但查閱文獻所記載之資料卻相當稀少甚至沒有。是以我們想瞭解笠螺類在東海岸沿線分佈的情形為何?種類?與環境條件的關係?於是我們將東海岸沿線分成 13 個點(都歷、東河、都蘭、郡界、富山、珈路蘭、台東、知本、太麻里、金崙、大溪、大武、尚武)作數量、種類的調查,並進一步探究水質、岩石、海水鹽度和人為因素對笠螺分布的影響,最後再從笠螺的吸附力做深入的觀察。笠螺科原生種大約有 85 種,而台灣主要分布於台灣北海岸、蘭嶼、綠島、澎湖、台東、花蓮一帶岩礁海岸。其中海岸分布的笠螺種類大約有 6 種,分別為:花笠螺 松葉笠螺 龜甲笠螺斗笠螺 多邊形笠螺 星笠螺

排笛 DIY 及其聲學原理

在管的開口端吹氣,不論他端為開啟或為閉塞,管內的空氣即會振動而發出聲音,這現象的解釋如下:如右圖為一端封閉的管,有一縱波由管的開口端進入管內。此縱波若為最簡單的正弦波。當波到達閉端時,即被反射,故管內會有兩方相反方向的進行波重疊。此兩進行波的振幅、頻率及波長均相等,此兩反向而行的波合成一駐波。 因閉端附近的空氣不能往閉端外移動,故其位移為零,即為縱波駐波的波節。而開口端附近的空氣,振動位移最大,故為波腹。由上圖得見,如管的一端封閉,管長為L,在管中形成駐波的條件為, L=λ/4、3λ/4、5λ/4 、、、或L=n λ/4(n=1、3、5、、、、)故閉管所產生的頻率f=V/λ=nV/4L(n=1、3、5、、、n=1 的頻率稱為基頻,n>1 的頻率稱為泛音),式中的V 乃聲波在空氣中的傳播速度(V=331+0.6t),測量L 及t,可得f。

磁鐵在變動磁場中的舞動

看到網路上有人利用不同顆磁鐵間的磁浮擺盪,玩起了磁鐵的律動操,從磁鐵間此起彼落,看似不規則的律動中有著一股無形的默契,形成相互擺盪的有趣現象。為一探究竟於是針對形狀、距離數量與角度等變因,從自製儀器進行研究後發現: 1.改變夾角的不對稱偏斜,可以調整磁鐵擺盪頻率 2.增加磁鐵數量、縮短外圍間距與降低中央厚度,可延長磁力傳遞的效果 3.從震盪頻率平衡過程中的時間差,可推算力來源方向與強度 過程中利用磁力震盪的特性,設計並製做出實驗所需的測量器具,再由磁力震盪變項的相互影響,可歸納傳遞磁力效能最佳的變項組合,最後利用磁力震盪的特性,設計出光感式磁力震盪的測震儀,可說是從小東西玩出大道理來!

「硼」聯「醇」合—聚乙烯醇和硼砂的交聯作用研究

經過本研究發現分子量大的PVA流動性小,較為黏稠,市售膠水應該是使用較高分子量的PVA。設計測量方式來記錄交聯作用後的流動性、回縮性、沾黏性和出水性。發現PVA醇解度較高做出的史萊姆流動性較小,回縮性也較小,PVA分子量越大時,產生的史萊姆流動性越小,回縮性越大,越不沾黏。水分越多時,流動性越大,回縮性越小,出水性越大,沾黏性越大。硼砂量越多時,流動性較小,回縮性較大,出水性較小,沾黏性較小。與市售史萊姆性質最接近的成分為水重是PVA重的22-24倍,硼砂重為PVA重的0.08~0.11倍。硼酸根需在中性到鹼性的環境下,才能與PVA溶液產生交聯作用,且在已有交聯作用的史萊姆中加入酸性溶液會讓交聯作用破壞,而變回液體。

“螂”來了-螳螂的型態比較與行為探索

寬腹螳螂、薄翅螳螂及大螳螂棲息環境多為草叢或灌木,常將卵囊產在植物的莖上。前\r 足、翅膀、頭部、胸部與卵囊等型態上的差異,可用來分辨螳螂的種類及性別。螳螂具有雙\r 眼視覺的複眼會隨著光線改變顏色。螳螂大約經過八、九次的蛻皮後,可變有翅成蟲。母蟲\r 齡數比公蟲多一齡,共九齡。齡數的差別可能為了防止近親交配而產生隱性疾病。螳螂多以\r 若蟲及卵的型態越冬。冬末春初及夏末秋初為草原上大螳螂及薄翅螳螂卵囊的孵化高峰期。\r 螳螂一年四季皆可能進行交配,其中夏秋為交配高峰期。交配時間長達兩小時以上或更久。\r 母螳螂一生中可產2-4次卵囊。由生存曲線得知螳螂屬於幼年高死亡型。螳螂常會清潔自己\r 的頭、觸角、步足等部位。螳螂成蟲喜愛的食物有蝶類、蟋蟀等。受威脅時,螳螂會舉起前\r 足靠在胸部兩側,表現出威嚇狀態。本能趨性方面,螳螂具有負趨地性、正趨光性(黃色光\r 最為明顯)。不同的外界光線顏色和環境顏色,對寬腹螳螂體色改變有不同的影響。

三催四請-從畢氏定理到N元畢氏數

符合畢氏定理X12+X22=X32的正整數解(X1,X2,X3)我們稱為三元畢氏數;符合N元不定方程式X12+X22+⋯+Xn-12=Xn2的正整數解(X1,X2,⋯,Xn-1,Xn)被稱為N元畢氏數。本研究更正陳揚叡同學在台灣2008國際科展中對N元不定方程式X12+X22+⋯+Xn-12=Xn2所提出的N元畢氏數一般解,並利用對圓點方陣的降階分奇偶數組加以探討,其中,奇數組是在(M+1)階方陣中透過一次降一階來探討三元畢氏數中X1=2k+1的情況,而偶數組是在(M+2)階方陣中透過一次降二階來探討三元畢氏數中X1=2k+2的情況。在獲得初步的成果後,又藉著直角三角形的擴充依遞迴定義的方式來進一步來探討N元畢氏數。最後,我得到N元畢氏數(X1,X2,⋯,Xm,⋯,Xn-1,Xn)的關係式(表一)。