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第二名

『隨風不轉舵』-垂直軸風力發電機之研究與應用

由於地球溫室效應所產生的問題日益嚴重,風力發電已是近幾年來重要發展的綠色能源。而在風力發電機的類型中,由於垂直軸風力發電機最大優點是可接受來自任何方向的風、結構簡單,以及葉片轉動範圍小,因此本研究將應用垂直軸風力發電機的發電原理,設計可供日常生活使用的小型電器用品。我們統一以2L 寶特瓶設計葉片,並針對各項變因進行探究,最後發現:在高低不同的風速下,以4 葉片、葉寬3 ㎝、葉長13.5 ㎝、葉片斜角5 度的葉片是發電效能最好的葉片組。運用這項研究結果,並更換發電效能較強的發電機,我們製作了一組「垂直軸風力發電小燈籠」,它除了可讓led 燈泡發光提供照明外,我們也加入了金屬電網,讓它也兼具補蚊燈的功能。

暗公獅生活的探討

當我們讀一年級的時候,我們時常利用下午沒課時到河邊去捉螃蟹,有一天我捉了好幾隻螃蟹正要回家途中遇到一位老農夫,他問我說:「小孩子你捉的是什麼?」我說:「螃蟹呀!」他聽不懂,老農夫就往我手拿的袋中一看說:「喔!暗公獅啊!」這時候我才想起小時候媽媽常常教念的那一段童謠:「暗公獅白目眉,無人請自己來……。」原來這就是「暗公獅」。\r 二年級時我們也常去捉暗公獅,把牠飼養在教室裡,牠雖然會夾我們,可是我不但不怕牠反而覺得牠長得太可愛了,因此牠變成了我們遊玩的良伴,我們班上的小女生常被我們逗得哭起來呢!\r 三年級時我們又玩得更起勁,老師也來看我們玩老師問我們說:「好玩嗎?」我們順口請叫老師有關幾個螃蟹的問題,老師說:「你們繼續飼養下去,慢慢觀察就知道了。」因此我們的研習活動就正式的展開了。

自製教具橢圓規

即使是一個小學生,只要他有圓規,他就能繪出一隨心所欲之圓,但如果有人想繪一橢圓,他將會發現只能用一些笨拙與不便的方法,諸如:同心圓法、直尺定心法,平行四邊形法、四心近似法等,最不幸的是用上述之法所得之曲線,只是一些“近似曲線”而非確實之橢圓曲線,因為橢圓隨離心率之不同其“寬”與“扁”程度有異,要應付這些不同之離心率,是一個很大的困擾,至目前為止還沒有一個很好的方法,來繪一吾人隨心所欲之橢圓。如果你下定決心立志要研究出一繪任何形狀之橢圓的”橢圓規”(姑且名之)以利大眾,要替你高興的是,你不必具多高深之專鬥知識,你只要會多加應用你的思考力即可。

聽音撲克牌探秘~~撲克牌循環圈特色的研究

有一天,老師表演了一種聽音撲克牌魔術,只見老師拿了一副撲克牌,洗牌後請同學抽出一張,並隱?藏起來,然後老師把剩下的撲克牌在耳邊聽了一下,居然能立刻說出被抽走那一張撲克牌的花色和點數,試了好幾次,百發百中,非常神奇!在我們百般的要求下,老師終於傳授給我們秘訣,知道秘訣後玩了一陣子,我們還將玩法做了變化,而我們更想知道這個變化能不能無限延伸,於是我們決定以聽音撲克牌為主題,做一些探討。

突破熱學實驗的障礙

在熱學實驗中,如求比熱、熔化熱等,普遍存在一個大問題─熱會消失。傳統方法是以隔熱材料來防止熱的散失。這種方法一方面無法完全隔熱,一方面普通學校無力購買這些昂貴的器材。因此我們自創實驗方式,在隔熱設備極差下,求出精確的實驗值。

虎山溪的秘密—生物指標、矽藻藻屬與河川水質的關係

(一)我們再虎山溪找到了--網石蠶稚蟲、蜻蜓幼蟲(春蜓科、晏蜓科、勾蜓科、弓蜓科)、豆娘幼蟲(細蟌科)、錐螺等生物,代表虎山溪的污染程度並不嚴重,水質尚屬良好。(二)水棲生物具有定居性,可以反應局部地域性的狀況,也可以顯現長期污染及各種污染對生物的綜合效果。(三)水中附生的藻類長生長在固定的石頭上,經過水質環境變化的長期衝擊,能適應水質的藻屬自能在此繁殖,使族群擴大,不能適應水質的藻屬便會減少,甚至消失。(四)矽藻藻屬指數(GI)=(曲殼藻屬Achnanthes+卵形藻屬Cocconeis+橋彎藻屬Cymbella/小環藻屬Cyclotella+直鏈藻屬Melosira+菱形藻屬Nitzschia)(五)矽藻藻屬指數(GI)值的大小與水質的好壞成正相關,其值越大,水質越好,實際對應關係如下:A:極輕微污染GI>30B:微汙染30>GI>11C:輕度污染11>GI>1.5D:中度污染1.5>GI>0.5E:嚴重污染GI<0.5(六)以虎山溪目前的水質而言:水棲生物與矽藻藻屬指數(GI)在水質污染的判定上沒有顯著的差別,可以作為互相參考的依據,若能再參酌理化參數,在水質的判斷上會更加更完整。(七)矽藻藻屬指數(GI),在水污染的分析上有其方便性;在採樣時,對河川生物、棲地所造成的破壞性也較輕微,對學生而言,使用的器具較容易掌握,所以,是監測河川水質一個理想的研究方法。(八)根據矽藻藻屬指數(GI)顯示:虎山溪為輕度污染的溪流,應加強宣導前往該處休閒遊憩的遊客們有水質保護的觀念,對於上游農家也應一並宣導,避免水質進一步惡化。

撐起〝一片〞天---大葉桃花心木種子飛行模式的研究

本試驗以大葉桃花心木種子為材料,探討種子在飛行時其結構,與三種作\r 用力:重力、升力、阻力的關係,以建立種子飛行模式。\r 實驗中先實際觀測種子的結構與飛行模式,再以透明片與粘土模擬製作人\r 造種子的模型,進行實際拋射與風洞的測試。結果我們發現大葉桃花心木種子\r 的六個結構,對於旋轉飛行模式有影響,?含:\r 1.種子的重量:提供重力造成轉動及產生升力。\r 2.長度方向重心位置:需偏向翅的一邊,使施力矩大於抗力矩而穩定旋轉。\r 3.寬度方向重心位置:需偏向翅寬度方向的一邊,提供較大的切風角度,增函\r 旋轉推力。\r 4.種子與肋痕重量比:以0.3~3.0 的重量比例飛行高度與轉動速度最佳。\r 5.種子翼面需有適當的展弦比值:種子翼面的展弦比在2 至7 可獲得較大升力。\r 6.上反角:會改變翅的上、下面的受風面積,且上反角的翼面下凹,依白努利\r 原理會形成水平下壓的力量。會使鉛直下墜的種子恢復水平,藉以修正種子\r 的飛行姿態。

染料軋上太陽光蹦出DSSC—利用自製方法探討染料敏化太陽能電池效能提升

在眾多不同類型的太陽電池中,染料敏化太陽能電池(DSSC)因兼具透光性、易層疊、可撓曲及製造成本低之優點,有其發展契機。關於製作DSSC的材料與方法,有許多值得探討的地方。由本研究得知,含花青素、深藍色系染料的電池有較好效率。以紫色高麗菜為染料的電池,在第二階段的研究中,均可逹到0.5V以上,在某些實驗條件下會有0.7V以上,再現性良好。燒結溫度控制在450~550℃,有較好的電池效率。浸泡染料的時間可隨實驗課時間的長短做調整,10分鐘~96小時均有不錯的電池效率。TiO2膠體的濃度,以2克的TiO2加稀醋酸6mL最佳。最後,能以硬碟、光碟等材料自製轉旋塗佈機,其所製成的DSSC,再現性好。在電池效益方面,可得到0.6V以上的電壓,及0.09安培以上的電流。

保麗龍新切割機的製作與應用

保麗龍自問世以來,由於質料輕便,售價低廉,應用日漸擴大,學校每都用來佈置教室,製作壁報友工藝造形等。市面上現有的”電熱式鋸座” 係以電熱原理來熔切保麗龍,使用者必需把握瞬間時機,才能使保麗龍免於被不必要的熔蝕。又由於保麗龍質軟而易碎,很難用硬筆在保麗龍板上描繪,使切割前的描繪工作成為費時費事的困擾工作,如擬裱以圖樣,因紙與保麗龍的熔點不一,紙尚未切開保麗龍已被過度熔蝕,使切割面參差不齊,很不美觀;特別是電熱式鋸座,僅適合做外緣的切割,對於中心部位的切割卻有無能為力之嘆,因想覓有鋸座的應用尚有諸多限制。設若能以其他器具,將保麗龍隨心所歡的加以切割,相信將可擴大保麗龍的應用層面。

化腐朽為神奇的多多笛

廢棄的養樂多罐可以做成樂器嗎?應如何鑽孔?它可以吹出哪些音?令我們感到十分好奇!實驗結果得知多多笛的「吹管口」形狀對聲音高低的影響不大,但是得將管口壓扁些才能吹出聲音來;「吹孔越大」聲音越高。「按孔位置」越靠近吹孔、「按孔越大」、「垂直或水平方向的按孔數目越多」時聲音越高。在按孔位置固定的情況下,多多笛的聲音高低主要決定在按孔的大小和數目,也就是開孔總面積。根據這樣的關係,從已知的標準音頻率反求開孔總面積來決定按孔大小,我們終於做出可吹「Do、Re、Mi、Fa、Sol、La、Si」七個標準音的多多笛了!