全國中小學科展

佳作

視機而動-視覺暫留現象探討

進行科學闖關時,製作一種兩面的小扇,快速轉動後,竟然使兩個畫面結合,我們就開始探討這個特別的視覺暫留現象。本次研究內容有:如何形成動態效果的圖像;什麼情況下可以產生動態的感覺。我們的研究結果是:一、畫面在每秒至少呈現12張時,較能穩定的產生動態變化的感受。二、在三個畫面變換時,畫面主體位置若相距過遠,就無法感受到動態變化的感覺;若主體位置不變,僅改變主體上的局部畫面時,比較容易產生動態變化的感覺。三、更換畫面速度相同時,分解動作的畫面數愈多,愈能看出連續動態的感覺。四、視覺暫留是一種主觀的感受,有時感覺會因人而異。五、馬達轉速過快時,無法使用肉眼算出轉速,可利用錄製聲音的方式計算速度。

消失的彩虹頻道──解碼42° 之謎

一、研究動機與目的:彩虹是因為陽光通過水滴後產生色散的結果。但書上都說,彩虹的紅光與太陽光的張角是42°,而紫光的張角40°,為什麼偏偏是這樣的角度呢?一定是這樣嗎?基於這樣的疑問下,於是我著手開始研究彩虹。二、研究過程:1.以塑膠圓筒裝水模擬水珠,觀察它對入射光的偏折程度。2.由折射定律、反射定律推導水珠中光的路徑及射出光的偏向角。3.測量光線經界面反射時的反射率、透射率。4.推導光線由不同路徑進入水珠,射出光線的照度變化。5.綜合幾何因素、反射率因素,以Excel 軟體統計「照度相對於光的反射張角」的關係函數。三、研究結果與結論:1.均勻照射在水珠上的平行光線,不會以單一方向反射。2.由於水珠的球形的幾何因素,照射在水珠邊緣部份的光線會有會聚作用,反射後集中在特定角度,如二折射一反射回來時,聚集在42.5°,也是最大的張角。如二折射二反射回來時,聚集在50°,也是最小的張角。3.光線以不同的角度射入水面、射出水面時,反射率與透射率都不同;以此經驗式計算射入水珠中的光線反射在各種角度光的照度,經二次折射一次反射的最大照度集中在張角42.5°處,經二次折射二次反射的最大照度集中在張角50°處。4.由以上兩個因素可知,兩個方位的反射光比起其他方位,光線照度大得很多,因此只在這兩個方位可以看到彩虹了。5.張角42°~50°間,除了水珠表面直接反射外,似乎水珠並未返回任何的光線,因此判斷這個方位應該是個亮度很小的『黑』區。

垂涎”欲”滴-看黏滯性與表面張力

由觀察“垂涎欲滴”的日常現象,探討垂涎液柱長和溫度、濃度、放流管長的關係。利用簡易點滴瓶及點滴軟管的巧妙組合,進行小流量及小管流的各項實驗檢測。探討液柱長度隨溶液種類、溶液溫度、放流管長、流量等變因具規律變化。從流量與液柱長之規律變化出發,進而探討液體黏滯性與表面張力的關係。視管內水流及管外流為穩定流體,以連續方程式及白努力定律計算黏滯性與表面張力。

聲音對魚類行為影響之探討

透過以下的實驗,我們假設魚可以經由制約的過程,達到我們預期的研究結果。由數據以及折線圖的結果來判斷-魚可以確切接收到聲音、處裡聲音訊息,並對聲音產生條件反射。預備實驗一、二中,我們所進行的訓練,是為了測試魚是否具備基本的聽力,並觀察魚的行為;在實驗一中,魚對聲音產生適應並熟悉通道,經飼料制約之後可以正確判斷單方向音源;實驗二則是驗證實驗一,證明魚不是聞到、看到飼料或聽到灑下飼料的聲音而游過來;在實驗三中,魚對雙隔板產生適應並熟悉通道,經飼料制約之後可以正確判斷雙方向音源;實驗四為驗證實驗三,證明魚能判斷雙方向音源,同時也證明魚不是聞到、看到飼料或聽到灑下的飼料的聲音而游過來。另外,預備實驗一之後,利用數量較多的魚,證明多數魚也有相同反應,獲得理想的數據。經過長期的實驗過程,我們證實,魚在訓練後可以對聲音產生特定行為。此外,為了了解不同魚種間的音源方向辨認能力,使用了三種不同的魚種,進行外來種與本土種之間能力的比較,同時於大小不同科之間做比較。

從人工消波塊看自然生態工法

本研究主要分為三個主要部分,第一部分水波試驗槽、消波塊及自然生態工法護岸模型設計及製作,第二部分以不同頻率、振幅、水深的水波進行沖擊試驗,第三部分為野外案例調查和過去歷史災害資料分析比較。我們從河岸或海岸觀察各式各樣的人工消波塊,為探討其特性,我們縮小比例製作消波塊模型,利用腳部按摩器的馬達改裝成起波器,實際觀察並紀錄其特性,討論不同頻率、振幅水波,在消波塊的阻檔下,沙岸變動的情形。從期刊雜誌介紹的自然生態工法,瞭解世界水利或大地工程的新趨勢,利用模型實驗探討人工消波塊與自然生態工法的特性;發現各消波塊或自然生態工法護岸均隨頻率、振幅、水深增加而崩塌面積增加,特別設計的自然生態工法護岸兼具消波和生態保育的功能。我們並實際進行野外自然生態、河海工程和水利設施案例調查,提出「與大自然和平共存」、「人非定勝天」、「生態保育」、「生物多樣性」和工程互補的想法,使我們未來環境達到青山長在、綠水長流、魚蝦常駐、人類常遊的境地。

好酒不見~水果酒釀造之研究與應用

本次的研究目的是想要發現影響釀造蘋果酒的因素,結果發現加冰糖比例在25%時最佳,並且要以密封的方式,還要再加定量的酵母菌及營養劑以及適宜的溫度,才能得到理想的釀造過程與環境,使得酵母菌發酵力、發酵速率與產酒率及風味得到最好的結果。接下來再比較不同品種蘋果以及蘋果酒與其他三種水果酒的釀造結果的差異。最後在探討水果酒的日常生活應用時,發現水果酒除了飲用之外,還可以做成水果酒面膜,來增加臉上皮膚的保濕度,也可以做成水果酒肥皂來給小朋友們洗手,來對抗細菌及黴菌,更可以做成水果酒電池來代替一般市售的乾電池,成為最環保的新能源。所以小小的酵母菌對於人類真的是有莫大的幫助及貢獻。

PP大戰

本研究的目的在於瞭解傳統保麗龍材質與PLA 環保材質間的各項差異,並探討消費者對\r 此兩種材質的使用感受。根據本研究的研究結果,PLA 材質在土壤與水中能自然分解,但保\r 麗龍則無明顯現象;其次,保麗龍材質在保溫、保冷、耐熱、耐蝕等部分的能力則是優於PLA\r 材質;再則,PLA 與保麗龍材質在耐冷部分則是無明顯差異;以及,保麗龍材質不僅在燃燒\r 時有難聞黑煙產生,且燃燒後的氣體與灰燼亦會造成植物的死亡;最後,大多數的問卷調查\r 對象認為基於環保考量,食品包裝應使用PLA 材質或以PLA 材質取代保麗龍。

舞動奇蹟—破譯動能沙擺的終極密碼

Y擺是迷人的科學之旅!來自百貨公司"動能沙擺"的啟發,奇異的圖形深深打動我們的好奇心!它沒辦法用一般的單擺週期來觀察,當它擺出複雜的圖形時,讓很多人都感到不知道如何研究。剛開始進行實驗很迷惑,但是我們仍不怕辛勞,不斷探索其中的奧秘。提出ABH1H2標示法、定義T、Tx、Ty三項測量值,研究在不同象限、擺幅、角度、AB、H1與H2長度變化、擺繩材質、抖動的影響;與傳統的頻率估算法m:n及Java程式比對,得到Ty/Tx取代m:n的新方法,促使我們積極地去探究箇中所藴含的物理奧妙!提出新方法以初始條件-長度(L、l )估算擺圖變化,導出Y擺方程式與重力加速度g,實驗g值與理論g值相比,誤差可在3%以內!最後,請您DIY感受它的美!Trust me,You can make it.

潮汐精靈—社子島頭公園弧邊招潮蟹分布情形

社子島頭公園紅樹林生態系以弧邊招潮蟹為優勢物種。本研究在探討個體差異與環境對分布的影響。弧邊招潮蟹螯型分為正常的短螯型和細長的細螯型。觀察發現評估個體大小,宜選用正相關明顯的大螯寬為輔助數據。進一步收集弧邊招潮蟹的甲寬、螯長、螯寬等資料,發展細螯型簡易測量法幫助探討個體分布。弧邊招潮蟹左、右大螯的個體數比約1:1,呈均勻分布。在紅樹林的個體分布多且密集,而體型愈大的個體分布愈廣。其中,細螯型個體密集分布於紅樹林和泥灘地較乾的溼地。垃圾多、土質含水量多、紅腳蟳分布環境的個體數較少。而其煙囪建築在紅樹林有增加的現象。未來增加細螯型個體判斷的準確性、行為探討研究,可以做為溼地觀察、教學的教材。

綠色奇機

現在地球面臨到資源不足、溫室效應等環境問題,太陽能的利用顯得越來越重要!如果能利用天然的綠色能源,反覆地加以利用,相信地球上資源的消耗速度會有更大幅度地降低。我們希望將無限的綠色能源經由轉換後,儲存下來繼續使用,不但可以節省石化燃料,也可以將地球上的廢電池數量降低。在此次的研究中,我們依據台北的環境選擇太陽能及風力這兩種台灣本島較容易取得的綠色能源,做為我們綠色充電器的能量來源,並進而自製簡易的充電器。