全國中小學科展

佳作

有趣的扭蛋-偏心機構的研究與應用

我們在五上藝術與人文「第二單元:環境的藝術」的課程裡,我們發現保麗龍球中間挖空,放了一顆比保利龍球還要小的球,放在地上滾,路線和一般的圓球不一樣,非常有趣。我們想了解我們的「布偶球」滾動的變化,重心和力的關係,同時想探討利用的可能性。我們發現:(一)物體中空有重物(球)時,會彎曲滾動。(二)物體的滾動會受實心和空心的影響。(三)物體重心的位置改變會影響物體的滾動方式及路線,會偏向較重的一方滾動。(四)物體在旋轉時,會產生一股向外的離心力。(五)我們利用彈珠滾動改變圓球重心的原理,作出第一代的扭蛋五種(保利龍球加彈珠-分別放 1-5 個彈珠)(六)我們利用鐵罐、橡皮筋加螺帽,做出第二代會滾過去、滾回來的扭蛋。(七)我們利用馬達可以持續轉動的功能,加上竹筷,做出第三代的扭蛋。(八)我們利用改變重心位置會影響物體的滾動方式及路線的原理,加上馬達,做出第四代的扭蛋(透明及不透明球加馬達加偏心結構)(九)我們的扭蛋除了很好玩以外還可以做為自動清理地板的好幫手,真是有趣又實用。我們透過「有趣的扭蛋」的研究,可以把科學的研究成果在日常生活當中加以應用,覺得有趣又有意義。

迷你農場

家中如果沒有陽台、或是因為陽台方位關係,很有可能沒有陽光的眷顧,再加上如果家中有養殖動植物時,每當全家要外出多日時,那些可愛動植物也會因疏於照顧,等回到家時,植物早已枯萎、魚兒因缺氧及缺乏食物而奄奄一息了。為了一次解決多個問題,本組決定以「無人自動化」、「環保又節能」為基本考量,希望能夠利用取得方便的回收資源材料、可組合拆裝模組及應用物理課程中所學陽光、空氣、水三元素來自動維繫基本動植物生命,並實際導入日常生活中來進行驗證,當題目進入到收集資料轉化成資訊時,我們發現到許多前輩們製作水利循環系統都是只有從上而下,浪費了部份水資源,於是本組在製作過程中,目標不僅是完成一個可長期由上而下小小水利系統,並接續可以同時完成由下而上水利循環系統。

滅 音 ─ 『布』不可忽視

上自然課時,老師請大家聆聽週遭的聲音,但我們沒有聽到任何蟲鳴鳥叫,只聽到馬路上各種呼嘯而過的引擎聲、喇叭聲,吵得大家不能專心上課!因此我們一群人就決定要去測量一下,到底學校在大部分的時間內是處於何種分貝?我們向老師提出了這個疑惑,老師便很阿莎力的幫我們向環保局借了分貝儀,經過測量後,發現學校真的並非我們想像中安靜!為了杜絕噪音的侵襲,大家決定找出最合適的布來當作教室的防護網,為了能面面俱到,我們選了五種頻率及十四種布來進行實驗,最後我們發現了一些很有趣的結果,並將結果告訴學校的師長並獲得大家的肯定,以下便是我們所進行的實驗,請看!

新型汽車無鑰匙系統

「科技」總是來自於人性,為了更便利及更安全,我們使用手機取代汽車防盜器及汽車鑰匙。其使用具藍牙功能並支援Java me或Android 2.x以上系統之手機,利用自行撰寫之程式控制手機藍牙與藍芽模組連線,而間接與單晶片通訊。單晶片接收手機傳送之訊號以控制Lock(防盜啟動)、Unlock(防盜解除)、Trunk(行李箱開啟)及Smart Start(智慧型啟動,其包含電源切換、引擎啟動及熄火控制)。經實車測試,本研究可達到上述之功能。

庄稼人的春天

本文探討有機肥料,從現有的肥料到後來的自己親自動手做。剛開始,以四種不同的綠肥進行秧苗實驗,再以綠豆做不同種的綠肥試驗,進而自己動手做有機肥料(甘蔗渣),用自己做出的有機肥,進行不同質量、不同植物種類的實驗,發現不同的質量、不同的有機肥,都會與實驗結果有密切的關係;而紅甘蔗是我們瑞源的名產,更希望藉此實驗,能帶動大家從日常生活中,懂得廢物利用,一起為環保盡一份心力!

死也要吃的光速巧克力棉花糖

課本第四章提及:光速是速度的極限,許多科學家嘗試測量光速。本研究利用微波爐的電磁波特性簡易測量光速。微波屬於電磁輻射,速度與光速相同。當微波爐加熱含水分又可融化的物質,如巧克力、日式棉花糖,其局部融化點間的距離便可計算出電磁波長;配合微波頻率,便可計算電磁波速度。研究過程中,得到以下成果:1. 改造微波爐運轉與電源控制機制,能測量熱點距離。可利用保鮮膜記錄熱點距離。2. 微波爐測量熱點間距離應為微波波長的一半。3. 利用巧克力測量光速結果,誤差在10%以內。4. 改變介質(巧克力浸泡在沙拉油中)會影響電磁波速度,因此波長也隨之改變。

廚餘來電了!

日本的水果時鐘引起我們的興趣,我們試著利用廚餘製成再生電池。將廚餘分成飯、菜、肉和水果四類並將各類分成兩組(加酵母粉溶液為實驗組,不加為對照組)各取3Kg,以電壓和電流大小為基準,發現水果類的效果最佳,可做為日後實驗的來源。為避免電池中的極板晃動,需在廚餘水中加入黏稠物質,我們取高分子聚合物、洋菜粉、澱粉、海采粉和太白粉為添加物,檢驗其電流大小和保存期限,得知添加高分子聚合物的再生電池串連三個可讓自製時鐘運轉十天以上,若再加入二氧化錳做為去極劑,更可讓再生電池有效延長使用時間至二個月。再生電池在與市售電池、水果電池相較下,不但環保且能資源再利用,具有推廣價值。目前繼續改良再生電池電流過小及用途。

地下冷泵應用於調節建築室內熱環境之可行性研究

本研究將建置一地下通風管,使大氣空氣送入地下通風管後,空氣與土壤進行熱交換,產生冷泵運作。其研究目的有三,一為通風方式的冷泵效益比較,比較被動式風力通風及浮力通風對冷泵系統之效益,二為鐵管與PVC管冷泵效益比較,比較鐵管與PVC管之熱傳導率的不同,其冷泵效果之差異性,三為建築模型冷泵效益研究,實際建造模型以觀測冷泵系統在建築模型所發揮之成效。綜合以上研究結果可歸納三點,一為被動式通風較浮力通風冷泵效益佳,二為鐵管較PVC管冷泵效益佳,三為冷泵系統可有效降低建築室內環境溫度。

移動水杯,水不會溢出來

本研究主要是要找出端拿容器時,如何使其中的液體不易溢出的方法。在實驗中發現,液體會容易溢出來是因為表面震盪,產生和容器的共振波動,使液體溢出,並探討放置不同的物品於容器中,或利用不同的端提方式,來改善液體溢出的現象,發現在液體中放置浮物可以稍微改善水溢出的情況,而利用繩子提盤來端水,則水一點也不會溢出,甚至應用到提水桶也不易溢出。

靈魂之〝窗〞—一氧化碳自動感應救命窗之模擬測試

一氧化碳是燃燒不完全時所產生的氣體,它可以在數分鐘內使人致死。近年來有許多死亡案件都是關於“一氧化碳”中毒,在冬天裡更是常常聽到這些駭人聽聞的新聞消息。一般民眾總認為倒楣的事不會發生在自己身上,導致每年都會有因疏失而犧牲寶貴生命的事件,歐洲已經有立法嚴格規定每個人的家中都得安裝一氧化碳偵測器,而日本實施這項政策也有 30年之久。所以我們決定以電子樂高RCX和NXT可程式控制器相關零件作為研究基礎,結合市售的一氧化碳偵側器,組裝出更安全的“一氧化碳”偵測設施,進而模擬測試,期盼能推廣使用。有了一氧化碳自動感應窗,如果發生了一氧化碳濃度過高,就算是只有小孩在家,也可以減少意外的發生。