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找回視樂園-眼睛的貼身保鑣

近視人口逐年攀升,為避免眼睛近視,我們製作了本作品。本作品以貼身保鑣的方式,隨時觀察使用者用眼的狀況,當偵測到使用者錯誤使用眼睛而造成視力傷害時,作品會自動以人性化的方式提供使用者正確用眼建議,讓使用者依正確用眼建議改正不良用眼習慣。根據各種醫學文獻資料顯示:一、近視形成的因素是長期眼睛疲勞,二、正確使用眼睛可減緩眼睛疲勞;因本作品可有效改正不良用眼習慣,所以本作品能有效防止近視的發生、減緩視力惡化,甚至於能改善視力。作品使用人工智慧方式會依使用者所處的場合,自動調整用眼建言,所以作品可全方位全程守衛眼睛,只要配戴本作品就有如聘請了一位全年無休的眼科醫師,隨時指導你正確的使用眼睛,遠離近視。

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球有情、風無意,煙消雲不散---觀察風通過物體表面的行徑路線

本研究是探討風遇到表面粗糙度有差異的球體時,行徑路線的變化並分析分離點的位置。 我們經過線香、蚊香、水霧,最後是以加熱低密度的白蠟油來產生煙霧,並利用電腦風扇、吸管及海綿,製作一個富有整流功能的小型風洞。配合雷射光(加上柱狀玻璃管)來觀察油煙遇到圓形(或球形)表面時的行進路徑。 實驗過程所拍攝的影片經截取、切割後,以軟體「Photoimpact 11」標示出分離點,並量出分離角度。經過許多研究後,我們發現:流體通過物體表面時有分離的現象,當風速越快及表面粗糙,流體愈早分離接觸面,分離角度越小。

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三角獨子棋

三角獨子棋是一個有趣的遊戲,其玩法是在一個15格的三角棋盤中,由電腦隨機出題,以跳棋的方式,跳一子取一子,最後棋盤上必須只剩下一子才算過關。我們好奇到底可以出幾個不重複的關卡,也想要找出每關的破解方法,對其展開深入的研究…。透過棋子兌換法及電腦程式運算,找出了此遊戲中不同棋數的所有有解盤面;進一步透過三色定理以及自行發展找解策略:一線法、對稱跳法、棋子集中原則、棋盤切割法、缺子終點對調法等,找出了有限棋盤T(5)至T(8)缺一子位置與其終點位置的關係及其解法。

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模擬衛星對地運動

本實驗設計一個模擬衛星裝置,記錄運行中的衛星投影在自轉地球上的軌跡,以相對運動之概念加以分析,尋找影響軌跡的變因。並以實驗找出的變因為參數,設計電腦模擬動畫,模擬各種不同的軌跡與實際測量結果對照。應用實驗歸納出來公式驗証福爾摩沙衛星的數據。

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一池水知多少?辛普森法則之運用

農曆年前石門水庫的水位急速的下降, 導致民生及工業用水不足, 而有限制用水的政策,更別說是供給農業使用的農業用水,農夫們因用水不夠而休耕,像這種情形每逢乾旱季節時就時常的發生, 是不是我們石門水庫的水裝的不夠多? 而我們又要如何知道石門水庫的蓄水量? 適逢數學課學到體積、面積與容積的算法, 於是我們就想利用這種算法來思考, 如何測量石門水庫的蓄水量?在思考的過程中經由資料蒐集與分析, 幾經討論乃決定使用辛普森法則運用於容積的計算, 但水庫的容積是如此的龐大, 欲解此難題, 有組員提出何不以學校內生態池為實驗標的, 因此, 本實驗以生態池為標的, 希望借此方法能推及各種不規則形狀的水池、湖泊、水庫? ? 等等的容積計算, 同時在操弄過程中能了解水池、湖泊、水庫所具有的蓄水與防洪功能, 又借由電腦強大的運算功能處理繁雜的測量數據, 更能精準算出結果。

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保護沙灘吧!波浪與淺化的實驗室模擬

本實驗利用喇叭、鉑黑電極、波型產生器、鎖相放大器、及 750 介面卡組合一套系統,此系統可使偵測精密度大幅提升,使得水槽及地表模型尺度變小(40×22×35cm),因此可節省實驗的成本與時間。筆者在坡度實驗中,發現當深度變化較大時,淺化係數都明顯變大很多。對照台灣沿岸發生海嘯的歷史記載,確實在台灣東北角及西南沿岸等相對於鄰近海溝,相對深度變化較大,都發生較明顯的海嘯危害。反之,東岸(相對深度變化較小)其海嘯波高都非常低。坡度實驗中,坡度較小明顯碎波極限較遠(離岸距離 121.12cm),且在沙灘存在的狀況下,碎波極限更遠(離岸距離 164.73cm)。可見沙灘可保護暴潮侵襲海岸,因為波浪提前於外海處碎波使進入岸邊的波浪不具有嚴重的侵蝕作用,不但可減少景觀上的破壞亦能達到相同的效果且不至於岸邊產生嚴重侵蝕的狀況。最後再藉著硬體系統及電腦 2D 動畫模擬的整合,使我們可方便掌握波浪在不同坡度及位置,其波長及波高變化比,如此有助於預估及說明波浪、暴潮及海嘯隨地形變化的狀況。

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APP智慧型藥盒

本作品三位成員中就有二位家中有用藥問題困擾,起因皆為年紀大、易忘記且有慢性病等特徵,於是使用微控制器製做出能協助提醒病患服用藥物的智慧裝置。許多病患常忘記服藥或是重複用藥,三餐不定時更加深正常服藥的困難度,因錯誤的用藥時間而導致其他的併發症。 於是利用藥盒可以定時控制每一次藥物,每到吃藥時,藥盒便會旋轉至出藥位置,同時發出警告聲響與警示燈,提醒患者吃藥,並同時傳送訊息到病患和家屬的手機中,讓家屬可以知道病患吃藥的時間到了,家屬也可以透過Android手機App事先設定提醒時間。在藥盒內裝有人體紅外線感測器,當手停滯在藥盒下面大約 2秒時,藥盒感應到時,藥便會自動往下掉在病患手中,且可以避免病患只挑幾個藥吃的情況。

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唧唧復唧唧—蟋蟀的聲音分析與聲音行為探討

蟋蟀可以藉聲音來區別同種、宣示地盤及吸引異性以完成交配行為等,聲音與行為的關係密不可分。我們以數近,但脈衝數及唧聲長度不同,推測雌蟋蟀應是以此時間特性(如脈衝數、唧聲長度)辨別同種。另一方面,以黑蟋蟀作為研究對象,觀察並繪製出其聲音行為模式,研究結位錄音筆及電腦軟體分析並比較台灣北部4種常見蟋蟀的聲音,結果發現此4種蟋蟀的聲音頻率接果顯示雄蟋蟀以呼喚聲吸引雌蟋蟀,再轉發求偶聲並進行交配行為。而此行為模式可用來作為之後干擾實驗的對照,以便以各種干擾物干擾,研究蟋蟀的生殖行為受到何種感官影響。結果發現蟋蟀的生殖行為主要受到雄蟋蟀的聲音支配,而雄蟋蟀則以嗅覺辨別雌蟋蟀位置,決定下一步行動,與視覺較無關係。

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數字的連鎖反應-自守數

將某一個自然數平方之後,如果此自然數全部數字出現在平方後的數尾部,則此自然數叫做「自守數」。我們所要討論的是自守數是否有固定的公式可以找出來,又或者根本沒有規則可循。經由我們一連串的假設、推論、證明,並利用電腦程式 Excel 速算表的快速運算,我們發現自守數如同化學的連鎖反應一般,它可以一個接著一個的被”反應”出來,而且只有兩個反應程式可以造出來。在整個研究過程中,我們發展出一套完整的路徑,推導過程中,也發展出一些簡潔的方法;讓我們體會到,改變思考方向,也許更簡單、更容易了解。

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微電腦的應用

目前我國已進入微電腦時代,政府亦在提倡大家學習微電腦,因此,月前市面上所售的微電腦(個人電腦和家用小型電腦)其售價大跌,已為多數家庭所能接受。自從有了一種微電腦語言 ( BASIC )較接近一般英文的一種語言,也就使得最初只有特別學習過微電腦語言的人才會用微電腦以外,也能讓一般社會人士所能接受,因此微電腦也就從此為大家所共有。可是你可曾想到,就在你身旁的微電腦,除了可供娛樂,計算以外,還可幫你撥電話,定時 …… 更可幫你每天二十四小時看守門戶嗎?因此我便在此把我自己所設想出來的依些電路供給大家參考、應用。

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無線網路視訊遙控車

視訊遙控車是由一台主控端(下圖左)電腦透過無線網路(目前使用 WiFi)來控制遠端車體端(下圖右),車體端搭載筆記型電腦,車體端經由 printer port(印表機埠)控制車體之方向、前進、後退、聲光,經由筆記型電腦的視訊攝影機(Web Cam)傳回主控端,主控端可經由遠端傳回的路況使用鍵盤或滑鼠來操控視訊遙控車。透過無線網路的好處是可用很小的功率及經費連上網際網路,本研究視訊遙控車控制距離可達世界各地,不像一般 RF 遙控車最多只有數百公尺遠。若使用多 AP 的「漫遊」模式,遙控車的活動範圍可無限擴充。

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國王的新衣-小紅姬緣椿象的研究

本實驗在以小紅姬緣椿象生活史中的觀察記錄,發現其身體各部長度與齡期的關係 、長短翅型態差異的原因及不同生殖方式為研究主軸。我們改良目測體長估計年齡的測量方式,改用電腦影像測量小紅姬緣椿象的身體各部位長度並加以比較來估計,分析實驗結果後發現小紅姬緣椿象的齡期和各部位長度皆呈現高度相關,經由計算平均值後發現各部位長度隨齡別的增加以 1.2 的比例增加。小紅姬緣椿象的成蟲型態有長翅和短翅二類,我們以五齡若蟲羽化後其成蟲的型態與數量,經長期觀察與統計後發現,長翅和短翅型態實驗比例平均為 5.53:1,但因不同季節有不同的長翅和短翅型態分布比例以適應環境,我們在小紅姬緣椿象生殖實驗中也發現長翅雌蟲的每日平均產卵量約為短翅雌蟲的 1.38 倍(3.73/2.71)。實驗觀察原本我們認為單雌生殖的卵在飼養盒中無法孵化,但是由於實驗中椿象產卵太多飼養盒不夠,我們臨時使用培養皿和保鮮膜放置卵,這個改變使得部分單雌生殖的卵孵化,我們覺得這和報紙中報導關於蟲卵在塑膠密封的彈簧床中孵化一樣(參考資料六),值得再深入研究。

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