全國中小學科展

第二名

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。

『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。

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。

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。

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。

葉綠素電池之應用

植物行光合作用時,電子吸收光能後在能階上躍遷,形成ATP,藉此原理,利用葉綠素吸收光能後產生的化學反應,可製作出太陽能葉綠素電池。本研究主要針對萃取葉綠素之方式、葉綠素放置天數、電池電極與電解液之成分、電池的放置環境等變因進行實驗,根據實驗結果,葉子加入酒精後,以研磨方式萃取出的葉綠素再搭配碘液、鋁箔紙、碳棒,能做出電壓:1.136V 電流:0.4mA 電功率:0.4544mW的葉綠素電池。 葉綠素電池裝置的設計不只考量到裝置的可行性,對環境友善且永續也是很重要的考量因素,因此將會從下列面向進行研究:裝置如何防水、裝置的使用期限、裝置的素材是否環保,最後成功做出了一組環保的水上漂浮葉綠素電池,未來會再提高此電池產能並且運用在農漁業上。

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。

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。

Fuel Cell『電極』現場,誰看'氫'了誰?

燃料電池電極板材質、觸媒材質、電解液與質子交換膜材質等改進是近年來研究重點。本研究著重電極板表面改質並探討其產氫性能。利用電鍍(鎳)、無電鍍(鎳、金、銀)極板改質並測試產氫效率、腐蝕電位、電流密度、電壓電流特性及電化學性質。另一研究將已表面改質及未表面改質不鏽鋼板組成直接甲醇燃料電池供測試評估。研究發現,無電鍍鎳產氫效果最好,其次為無電鍍銀。表面結構分析中除鎳以外極板都相當平整,鎳上許多顆粒大大增加產氫面積。腐蝕試驗中雖無電鍍鎳腐蝕電流稍高,但整體來看,各極板腐蝕情形差異不大。另應用一簡單方法及裝置,能同時測定直接甲醇燃料電池效率、甲醇滲透速率、陽極板腐蝕速率與陰極板滲透甲醇電氧化電流密度。