全國中小學科展

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第一名

「風」迴路轉-以氣流與水流模擬颱風過山的路徑變化

本實驗以氣流場模擬:氣流撞到不同角度之障礙物、及擋板可移動之水流場模擬:颱風通過台灣的偏移情形,並與實際颱風路徑比對、找尋原因。氣流場實驗發現,氣流與障礙物夾角90度時,會有最大的尾流區並產生渦流,夾角降至20度以下時則無渦流,顯示副低壓不易生成。水流場實驗發現,障礙物較深、漩渦移動速度慢、轉速小或範圍大者漩渦路徑偏移會越大;此外,漩渦進入障礙物的角度也影響漩渦路徑,<90度時易直接通過,角度大不易通過,易被副低壓取代過山;大致而言,漩渦從北方通過時,常因漩渦被破壞及副低壓而南落,中央通過時因狹管效應而南落,再由背風側副低壓取代過山,下方通過時會因漩渦遭破壞而略為北抬;此結果與許多颱風實際路徑吻合。

星空狂想曲--多功能天球儀的設計與探究

我們參考「渾天儀」和星座盤,將天球儀加裝「時刻環」和「日期圈」成功設計出「即時星空天球儀」。當晚上使用時,具有立體星座盤的功能,若白天使用時,利用日影則可變為具有計時功能的「天球儀日晷」。也可以將「即時星空天球儀」改裝成能顯示24 節氣的「天球儀圭表」。「雷射指星裝置」結合「即時星空天球儀」即變成能戶外使用星象儀。我們自創的「可調緯度天球儀」可以模擬出赤道和南北極的星體運行軌跡與太陽運行軌跡,也可當成測緯度用的「緯度測定儀」。我們計算證明各種不同圭表,若以 [冬至到春秋分的距離] 以及 [夏至到春秋分的距離] 的比例可分成 【1:1】 和【2:3】兩類。「天球儀日晷」、「可調緯度天球儀」和「天球儀圭表」具有多項設計的巧思和獨創性,具有商品化的價值,也可考慮申請專利。

數字黑洞

我發現在三位數中,只要數字不完全相同,將數字由大到小的排列減去由小到大的排列(以下簡稱大小排列之差),所得到的差數再用同樣的規則繼續算下去,最後的結果一定是495。比如說一開始我們選定252,則252→522-225=297→972-279=693→963-369=594→954-459=495。而把495不管再用同樣的規則做幾遍,結果還是一樣495,我又試了許多其他的數,結果都一樣是495,這樣的現象類似黑洞(進去後就出不來了)。這個問題很有趣,所以我打算去研究和探討。

高中化學教具教法研究

高中化學為一門實驗的科學,由實驗、觀察、記述、尋求規律性,追究原因,獲得解釋,進而說明了知識傳播的方式。但是限於設備或高中學生的了解程度或現在學校課程標準規定,有些章節的理論、現象無法由實驗開始進行科學活動,又沒有適當的影片或幻燈片,為了使這些重要的理論、現象、讓高中學生平易的了解並提高學生的學習興趣,加深對理論現象的認識及達成各項教學效果起見,我就作了高中化學教具教法的研究,內容包括:(A) 高中化學掛圖的製作,使用與改進。(B) 模型示範教學板的使用。(C) 週期表、軌域模型、分子模型、反應機構模型及晶體模型的製作、使用與演進。

自動化節能飲水機

改良傳統飲水機總量加熱模形,採局部加熱方式僅將所需飲用量做加溫動作,以達到節能省電目的。而使用人機介面(觸控螢幕)操作,讓操作更便利,符合人性化需求,並且應用高職機電整合實習課程,將所學PLC可程式控制和迴路設計製作出讓不同喜好的使用者,依需要取得不同溫度的熱水或是溫水,並且能夠定量供水。

中橫松鶴部落土石流之探討

民國93 年敏督利颱風引進強烈西南氣流,連日豐沛雨量,引起台灣多處山區發生土石流災害,谷關地區災情嚴重。資料顯示,7 月2 日松鶴一、二溪爆發土石流,造成傷亡各1人,2 人失蹤。對外聯絡道路台8 省道崩塌中斷【1】。此次土石流造成大甲溪河道淤積,艾莉颱風來襲,溪水暴漲,沖毀博愛國小及長青橋,民房7 戶受損。好友曾經在此地區活動,目睹災前災後的景像。邀約她參加我們的專題,除借重登山經歷協助我們實地調查外,期待帶給這個專題身歷其境的感受。本文以土石流為對象,使用文獻探討及照片比對,結合現場調查,進行研究。結果顯示,土石流造成大甲溪河床上升15 公尺。松鶴一、二溪,均屬於土石流高危險溪流。肇因是九二一地震產生許多崩塌地,遇豪大雨,雨滴直接打擊地表,使逕流量增加,造成土壤嚴重流失。

自動發電發光二極體的光電性質探討

本文藉由研究LED的光學性質:發光光譜、吸收光譜、吸收光的電流電壓曲線;並測量由LED吸收可見光時的內部等效電阻,藉以評估LED作為太陽能電池的實用性。研究結果顯示LED在太陽能電池等效電路模型中的相關參數(填充因子,串聯電阻,分路電阻),均能有效地將光能轉換成電能。接著利用下列方法:①加裝Fresnel透鏡聚光、②設計LED陣列的電路、③設計電能輸出入的轉換電路等方法,製作出利用LED在白天將光能轉成電能,在晚上將電能轉換成光能,而不需要另外輸入電能的self-powered LED lamp。

蟲來?門都沒有!

經由對米蟲進行習性探討,我們發現米蟲對於米種並沒有特殊偏好,對於色紙、部分色光有反應,只是差異並不明顯,但是米蟲有明顯的趨黑避光行為,會遠離咖啡渣和蒜頭的氣味。利用研究資料,我們歸納出不與米蟲共存的方法為:(1)防蟲從買米開始,要買適合一個月內能食用完畢的米量,留意包裝袋內是否有碎米的粉末。(2)能以太陽的光熱驅除米蟲。(3)利用米蟲受驚嚇後往上爬的行為,在米箱中插入木棍集蟲。(4)善用米蟲的趨黑特性,以黑色濾棉收集米蟲後移除。(5)能以咖啡渣、蒜頭的氣味驅除米蟲。最後結合這些有效的驅蟲方式,製做出可輕鬆更換驅蟲材料的米箱,達到環保、省錢、省時又便利,隨時可驅蟲的目的。

變動

.up_line{ border-top:#000 1px solid;} .up_line sub{font-size:50%;} 有一次在課堂上,老師在黑板上畫了一個 △ ABC ,及 D 在BC上,然後如右圖畫了許多與AC平的直線,要我們觀察這些平行線移向AC時,夾在AB、AD、 CD間的這些線段長的變化,並提出自己的看法? 我將 D 改為 D0,在這些平行線與AB、 AD0、 CD0的所有交點標上符號 D0、D1、 D2 · · · · , E0、 E1、 E2 · · · · , F0、 F1、 F2… … 我發現:當平行線移向AC時,第一組線段E0D0>E1D1 >E2D2 >E3D3>…… > O 當 En移到 A 時DnEn=AA= 0,第二組線段 O =D0F0D1F1D2F2 D3F3AC ,當 Dn移到 A 時 En移到 C 這兩組量的變化特性(1)有規則(2)一組由大變小,另一組由小變大。 我將觀察的結果向老師報告,老師很高興,除口頭讚許外,又把我平時成績加了 2 分,並且對我說:「有空,可以想想兩量之間的關係!」而學校的科展又快到了,於是我就以這題目開始,展開了一連串的研究!

絕妙好「磁」-磁浮現象在緩降機之應用

德國磁浮列車以磁的排斥力來反抗重力使行駛時速高達 500 公里,如果將磁的排斥力用於逃生緩降機上,更可確保逃生的安全。根據冷次定律當磁鐵靠近金屬導體,產生排斥力阻止磁鐵進入,於是選擇導電佳的非磁性鋁銅管來測試。直徑 16mm、長 30mm 磁場強度 4000 高斯 50 公克的磁鐵在管中運動,使用超音波測距儀發現磁鐵先加速運動,受到渦電流影響呈等速度。在 3mm 的銅管負載到 1100 克,仍維持在 1.4m/s 的安全速度。利用疊加原理在雙層及雙夾層銅管,最大負載更提高到 1.35 及 4 公斤重。分割為相斥的磁鐵在夾層鋁管中,得到相同 4kg 的負載,取代銅管大幅降低固定式磁緩降機的成本。在夾層銅管中更高達 8kg 的最大負載,此結果設計成移動式磁緩降機,對逃生安全及便利性是項很大的突破。