全國中小學科展

第52屆--民國101年

「珠」撿不斷「軌」還來亂,『雲霄飛車』的探討

從動手做「Q版」雲霄飛車時就一直無法順利的讓彈珠滑完全程,調來調去都是脫軌而出。最後才發現「速度」、「向心力」與「重心」才是主要的原因。而軌道材質、俯角大小、距離長短、加速度大小、軌道的寬窄等等也是影響成功的變因。當鋼珠來到彎曲軌道時必須克服「向心力」與「重心」的問題,才能順利滾完彎道,直徑越大越好、內凹角度約30度時成功機率較大。然而「安全距離很短」的原因是速度太快,來不及轉彎就飛出去;所以我們利用磁鐵的磁力來改變鋼珠直線滾動的慣性方向及下滑的速度,增加向心力、降低脫軌的機率達成滑完全程的心願。雖然我們不敢乘坐「雲霄飛車」,但在實驗裡仍然是把垂直降落、快速旋轉、懸空翻轉等等實驗都玩遍了。

荖葉也可以這樣吃

糖尿病占台灣十大死亡疾病第五名,其中又以第二型(非胰島素依賴型)糖尿病居多。很多的中草藥都強調降低血糖值,可有效控制糖尿病的症狀。本實驗主要想探討由後天飲食造成第二型糖尿病的老鼠體重及血糖值是否能藉由每天食用荖葉而獲得改善。將老鼠分成對照組、肥胖組和添加荖葉組,利用40%高脂飼料控制體重,誘發老鼠高血糖症狀,經食用荖葉汁液的40天內,體重可獲得顯著的控制(P

萬物的起源-探討海表面溫度變化與影響

本研究在探討赤道地區、東海長江出海口的海表面溫度變化情形及其影響因素,且當海水溫度有所不同時對人類以及烏魚有何影響。利用美國海洋研究中心(NOAA)之衛星資料與其他國內外研究單位相關資料統計分析及繪圖後,得到赤道地區的高溫區域會隨著季節有所南北移動且這片高溫海水都聚集在太平洋赤道的西邊,會有這個現象是因為赤道地區終年受到信風的影響所導致。東海長江出海口的海表面溫度也會隨著季節有所變化,是因為東北季風將北邊冷水團往南帶所導致。烏魚洄游習性與海表面溫度的高低有關。最後則透過相關係數的探討得知城市氣溫與周圍海域表面溫度有顯著正相關。

螞步停蹄 蟻兵止步

對於喜歡亂竄亂爬的螞蟻步行有興趣,實驗觀察螞蟻步行並將其應用在可能的防治上,實驗分為(1)螞蟻對抗地心引力爬行的限制材質(2)利用最佳材質去做防治的應用(3)觀察螞蟻足部構造以了解爬行限制原理(4)觀察其步行模式。螞蟻在保鮮膜下步行較易掉落,顯微鏡下發現螞蟻的足部末端有鉤狀物以及分佈細毛的構造,推測這些構造是為了可增加摩擦力並能有利勾抓粗糙物體表面。結合了防止螞蟻侵入的最佳材質──保鮮膜(為一家中方便取得、容易塑形的材質),實驗出若能緊繃且平整包覆於器皿便可防止螞蟻侵入,輕鬆應用於生活中又不殺害牠,這種防治方法我們稱其為「螞蟻步行限制物理防治法」。螞蟻步行使用的為「三角平衡步行法」保持其身體步行平衡。

向火神借五分鐘~談耐火材料延遲火災發生的效應

小蘇打用在乾粉滅火器。將小蘇打混成紙球在火上燒,紙球受到火的作用不會起火,摸起來不燙,希望找到材料組合,火災發生時對起火點產生延遲效應,爭取逃生機會;首先使用不同材質的紙與小蘇打混合,觀察加熱效應,因紙球易散掉,接著討論黏著材料,再將不同物質與酒精混合燃燒,測試燃燒時間及對流產生的溫度,結果發現小蘇打可延遲火勢產生降低溫度,其次使用浸泡矽酸鈉的紙作耐火木材,實驗發現泡矽酸鈉的紙不會起火,再將矽酸鈉與小蘇打依不同比例混合,發現7:3比例混合物最硬適合做建材替代品,最後製作幾種耐火製品,發現小蘇打及矽酸鈉相關製品可延遲火勢降低火焰溫度,火災發生初期可爭取逃生機會,減少悲劇發生。

魔鏡

此研究是以自製陣列鏡片所組的平面聚光鏡來提高太陽光的能量,並研究熱幅射物質微粒懸浮在膠體溶液下,透光率與吸熱程度之關係,並以各種金屬、非金屬及氧化金屬微粒在膠體溶液下呈懸浮狀態下,對於太陽光幅射熱的導(吸)熱效能比較,尋找最適合的吸熱材以提升對太陽熱能吸收的效能。本研究所使用吸熱材的溶劑是矽油,因矽油處於高溫時的狀態較穩定。並且矽油通常都使用於保溫的器材上,所以矽油的保溫效果比其他材料良好。故我們採用矽油為我們研究的基本溶劑。

動態還原-探討一種創新的相似形作圖法

最被廣泛使用的相似形尺規作圖法是使用投射中心作相似圖。這方法也被應用於相機、影印機……等依靠光源作放大縮小的機器上,本文創造了一種全新的相似形作圖法,不依賴投射中心,改成在各邊的延長線上依所要求的面積比,先建立一系列的動態還原表,擇最易操作組做動態操作。△依指定的投射比經一次順時針再一次逆時針後即可相似,多邊形則從一固定頂點處切割後,分別依指定的投射比及相同次序的順逆時針各一次操作,再合併回來後,即可得所要的相似形。放大圖及縮小圖本文的新方法都能達成。

鳳水輪流轉-鳳梨科植物獲取水分之方式

鳳梨科植物可細分為三個亞科,其構造和生長環境各自具有不同的特色,本研究主要以地生型鳳梨(TerrestrialBromeliads)、積水型鳳梨(TankBromeliads)及空氣型鳳梨(AtmosphericBromeliads)等三種生態習性不同的鳳梨科植物就其根部、葉片以及葉鞘基部等構造來探討水份吸收的模式。並針對空氣型鳳梨特殊的獲取水份方式—利用葉片吸取空氣中的水氣,進行更進一步的探討。

風與沙的奇幻之旅-探討風、沙與障礙物之間的關係

因為風沙的關係,校園非常難打掃,我們就想藉著這項研究,找到風沙的落腳處佈下重兵,使校園打掃工作事半功倍。但考量到許多因素,我們把研究簡化成在「模擬風場」裡面,利用積木做成的障礙物和人造風,搭配上同學想到的一些簡單變因,進行實驗。希望能找出這些變因,和風沙堆積情形的關係。我們得到的結果是,掃地時要多注意建築物容易積風沙的背風面,而且越矮的障礙物,風速不強時,還有比較窄小的走廊,造成積沙的範圍都比較大,更要費心打掃。可沿著建築物背風面兩側設置90度的導風轉角,且尺寸不宜太大。

莫比烏斯環和相關紙環

本研究主要是討論莫比烏斯環(Mobiusstrip)分割後紙環的改變和變形紙環分割後紙環的相關比較,包含它的紙環個數、長度、旋轉角度、紙環間的交點個數、纏繞結構與旋轉的方向(順時針或逆時針),並在動手分割莫比烏斯環及其變形紙環後,整理出其規則以及相關公式。