全國中小學科展

第52屆--民國101年

紙上玄機-衛生紙的秘密

衛生紙看似簡單,內容卻不簡單,我們發現平版式衛生紙與抽取式衛生紙的花紋類型、張力、吸水性和承載重量都不相同。我們以實作方式統計小朋友適當手掌長/寬度的測量,分析一元所能購買的衛生紙數量,透過訪問方式進行購買動機的行為調查,讓我們發現生活必需品-衛生紙,充滿了有趣的學問。希望大家檢視自己的行為習慣,為節能減碳盡一份心力。

水中舞者

本實驗將小型塑膠圓片置於水中以不同角度釋放,模擬落下樹葉在空氣中的左右擺動情形,藉由分析影片得到小型塑膠片的位置、速度、角度、角加速度等物理量,觀察後提出了「分流點」的假設,並結合白努力方程解釋塑膠片的規律性運動。

天羅地網-雷射光線之反射路徑與正n邊形完全圖之關係探討

在正n邊形的n個頂點各放一面鏡子,並將其中一個鏡面順時針轉動90°/n,將雷射光線沿該點切線方向射向此鏡面,使光線在正n邊形各頂點的鏡面間反射,本文主要在探討光線在各鏡面間反射路徑之規律性與其應用,研究分為兩大部分:一、將雷射光線射向一順時針調整角度θ=90°/n的鏡面且其餘鏡面皆不轉動之情形下,探討雷射光線的反射路徑之規律性及尋找正多邊形邊數與反射數間的關聯性。二、在正n邊形的n個鏡面中,每個鏡面可依順時針或逆時針旋轉一個角度θ=90°/n或是不轉動。此部分我們只針對n為偶數的情況去探討,我們採用數學上函數的對應方式取代了物理上反射原理的路徑操作,由數學的模式去探討鏡面調整的規則,擬訂出適當的策略調整鏡面的轉動,並找出最大反射數。

不同色光對海蘭蛋雞產蛋性狀之影響

本試驗旨在探討色光對海蘭蛋雞產蛋數、蛋重與蛋殼硬度之影響並比較以玻璃紙與軟條燈照射對前述性狀之差異。結果顯示,蛋重方面,以軟燈條所進行試驗之結果(綠>紅>黃>藍)與玻璃紙試驗(藍>黃>紅>綠)結果完全相反。產蛋數方面,軟燈條進行試驗之結果(綠>紅>黃>藍)與玻璃紙試驗(黃>紅>綠>藍)結果略有不同,除了藍光組外,其餘組別之產蛋數差異不大。蛋殼硬度方面,無論以玻璃紙或軟燈條所進行試驗,其蛋殼硬度皆以藍光組之蛋殼最硬,其次黃光組、紅光組,綠光組之蛋殼最薄。因此,綜合試驗結果建議若要提升蛋重、產蛋數與蛋殼硬度品質則建議選擇紅光和黃光組為佳。

校園B.B.Call廣播系統

在學校上課時每當下課鐘響要休息或看書時,學校各處室突然連續地廣播`某某某`到指定地方集合,害我總是被廣播聲吵到無法休息和自習。在現今科技發達的時代,有很多你從未想到過的生活用品,但在使用的過程中,始終會帶來一些副作用,我們的作品就是針對學校廣播所產生的噪音問題來進行改善,成品名稱為「校園B.B.Call廣播系統」,此系統主要是讓教師或行政人員能透過電腦輸入廣播訊息和班級代碼,藉由RS-232傳送至無線電傳輸模組,並將訊息發送至「校園B.B. Call廣播系統」顯示傳輸的訊息。雖然市面上有些產品可以取代我們所設計的廣播系統,例如:電視牆、LED跑馬燈字幕機等,只不過相對成本考量來講比我們的「校園B.B. Call廣播系統」還要來的高很多,而且它們只能固定在某些顯眼的地方使用,但是我們的「校園B.B. Call廣播系統」卻能隨身攜帶著走。這就是我們「校園B.B. Call廣播系統」與電視牆、LED跑馬字幕機主要差異,成本低且使用便利,相信能有效地改善廣播所造成的噪音污染。

波霸珍珠神秘的外衣

傳統的粉圓煮法相當耗費能源,因此我們針對粉圓烹煮方法進行探討。生粉圓之澱粉粒大部分未糊化,彼此間結著力弱,粉圓放入冷水時會散裂。若經78℃熱水處理1min後,粉圓表面澱粉糊化,此層結構較疏鬆,水分子較易進入粉圓內部,經掃描式電子顯微鏡拍攝粉圓之澱粉結構,驗證我們所提出的假說。實驗結果顯示,粉圓烹煮前最適處理條件:粉圓烹煮前以78℃熱水處理1min,再浸漬冷水4小時。熱水煮滾後,放入處理過的粉圓,間歇式加熱循環10次 (每次加熱循環:加熱1min、悶1min),可大幅縮短粉圓烹煮加熱時間。此外,利用PLC連結加熱器,有效控制粉圓間歇式加熱循環,並透過電能消耗測試,發現改良後烹煮方式與傳統粉圓烹煮方式比較,可大幅節省耗費之電能。

藏寶「旋」「跡」

從海盜藏寶的情境出發,主要探討旋轉角度和平均點之間的關係。藉由增加旋轉中心個數,改變旋轉角度或旋轉次數等變項,來探討固定點的存在性與平均點的軌跡變化。於研究過程中發現:操控旋轉角度的正負值及倍率,能讓動點與平均點間的移動軌跡有繞圈、橢圓、內(外)次擺線及相似圖形等豐富有趣的現象變化,並成功證明之。於改變旋轉次數的過程中,發現旋轉後的點連成之向量具有不變性,同時藉由n次旋轉可化為一次旋轉的論點,證明出固定點符合數學上不動點的定義。綜合各項研究結果將其推廣應用,提出多種更適用於現代海盜的藏寶秘技。

探討常見建物斜撐型式之最佳化抗震效應

臺灣是個地震頻繁的地方,為了達到增強抗震能力許多建築物會加設斜撐,目前建物結構中有許多斜撐型式,在眼花撩亂的斜撐型式中何者具最好的抗震效果?而在這些斜撐型式中,也僅有基本的介紹,因此我們想透過實驗方式去探討各個斜撐型式的好壞,並建議出較佳的斜撐型式。本研究目的在研究現代斜撐型式,透過數值與實驗模擬地震來臨時,建物搖晃時所產生的破壞,加了斜撐之後是否有改善的效果?並討論他們在實驗後各方面的特性差異並做比較,藉此歸納出不同斜撐之特性。根據實驗過程與研究數據,並以「安全性」、「經濟性」、「實用性」三點進行討論出最佳化抗震效應之斜撐型式,其結果在韌性較佳的構材與韌性較差的構材皆為交叉型斜撐型式。

靈「計」一動-探討噶瑪蘭族童玩-風向計的靈敏度

從噶瑪蘭族童玩及風向計的轉動原理,我們製作出檢測微風的風向計。實驗分別對「尾翼」及「風車」兩部份進行測試,在尾翼部份發現將5×5cm2半圓形護貝膜材質的尾翼放在距離支撐軸8.5㎝處的平衡點,再與軸心3㎝的保麗龍球、扇葉長4㎝、寬1.5㎝、軸承長5㎝製成的風車組合,此風向計測風向的靈敏度最高,能在一般市售風速計無法計量微風的情況下,仍然能感測指出正確風向。本研究發現能讓自製簡易風向計在微風就能觀測到風向的原因,讓我們能更方便的觀測空氣的流動。

『剋』敵致勝-植物的相剋作用

校園植物中雨豆樹、木麻黃及榕樹其樹下周圍雜草稀少,本實驗採集此三種植物的根、莖、葉進行粗萃取,並將粗萃取液用來培養小白菜種子及玉米種子,觀察是否具有抑制作用。結果顯示三種植物的萃取液皆會抑制小白菜及玉米的種子萌發及幼苗生長,以雨豆及榕樹的抑制效果較為顯著。採集土壤進行小白菜及玉米的萌芽實驗,也同樣都具有抑制萌芽的作用。根據實驗結果發現雨豆樹的葉萃取液抑制效果最佳、根次之,榕樹則同樣為葉萃取液最佳,因此推論雨豆樹可能藉由淋溶作用及根泌作用達成相剋作用,榕樹則由淋溶作用此途徑影響植物生長。