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改良滑車實驗驗證 F = m . a 與不同加速度下鋼球擺動週期改變情形研究
理化課中曾提到在小角度擺動下,單擺週期僅與擺長有關,經我們請教老師後得知,原來這個結果是根據 公式而來的。仔細研究一下,在地球表面 g 為定值,所以課本中就給了我們“單擺週期僅與擺長有關”的結論。如果能使單擺沿著重力的方向作加速度運動,則單擺公式將修正為 。於是我們修正傳統滑車實驗,可研究不同垂直加速度環境下鋼球擺動週期改變的情形並驗證牛頓第二運動定律。在此實驗中利用電腦處理數據更結合電腦內部時鐘,以最普遍的現代科技輔助測量時問。
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1983年「時代週刊」選「電腦」為風雲人物,教育部也不遺餘力地推展「資訊教育」,可是放眼至今,中文教育電腦軟體實在缺乏,看著中學生擁著電腦玩電動玩具,日益沈迷,不知電體何用,身為教師的我,遂想憑著個人對電腦的能力及教學經驗,以(1)操作簡單(2)說明簡潔(3)誘導練習(4)配合教科本等原則,設計二套中文電腦數學教學輭體,在此次科展展出,以聽取各方的意見及指教。
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在國中理化第三冊第一章中提到了介質的狀態會影響到波速,而在課程中接觸最多的是水波,所以我們就試著從實驗中來研究水深度,溫度及溶質濃度對水波波速的影響,並為求測量上的準確性而設計利用電腦做為測量時的輔助工具,進而達到實驗電腦化之目的。
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哇!我把速度「錄」起來了—音效卡計時器及其應用
本篇研究運用了巧思與智慧,使得一般常見的電腦音效卡搖身變為精密計時器,搭配上高感度麥克風、壓電式蜂鳴片與光電二極體等感測器,運用在空氣中音速、金屬固體中音速、單擺週期及重力加速度的測量上,從實驗的數據中得知,我們的方法確實可行而且精確度極佳,值得推廣到中小學的教學與實驗上。
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如果說和電腦溝通的方法中,最常用,同時也是最普遍的,就是鍵盤 Keyboard 輸入,我想該不會有人反對吧!但除非是學過打字的人,不然必定會認為這是一種又耗時,又耗力之作法,因此我們便突發奇想:如果我們能用聲音和電腦溝通的話,豈不是比鍵盤輸入更快,更方便嗎?若要如此,首先就必須對聲音有更深一層的暸解、分析。我們人是如何地去分辨對方所講的每一個字呢?是靠聲音的變化?或頻率?還是響度?抑是音色?再不然就是這些因素以外之變因呢?又想到喇叭、鋼琴、古箏、吉他如果同樣奏出 Do 。但每種樂器各有各的特色及音質,這是為什麼呢?由以上的許多疑點,而引起了我們研究的興趣!
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結合SLAM及YOLO建構AR空間記憶眼鏡
本研究結合SLAM即時定位與地圖構建及YOLO即時物體偵測,實現環境物品辨識、定位、導航的AR記憶眼鏡。透過SLAM平面偵測建構空間中平面資訊,作為AR物件座標及物理資訊的依據參考,再經過機械學習訓練後的YOLO模型達到辨識物品,結合兩者建立空間與物品的依存關係。以VR眼鏡結合手機模擬AR眼鏡,採用iOS系統及Swift語言設計程式功能及介面,實現走動過程持續即時辨識空間與物品,可運用音量鈕選定要尋找物品,再透過眼鏡畫面方向及距離的指示,導航到該物品位置。本作品還可運用在工作場合,做到紀錄與提醒環境的變化,如航警可疑物盤查、公司財務貨物盤點等,成為幫助人腦記憶的輔助裝置。
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做完冗長的物理或化學實驗後,最急須處理,也最令人頭痛的就是一堆雜亂無章的數據!在漫無頭緒中想儘快的判斷實驗的結果是否正確,實驗數據之間有沒有規律性存在,就必須正確地選擇處理數據的方法,一般來說,如果實驗的數值,能以圖形的方式代表達,其結果必能予人一目了然的感覺,但是一群原始的數據究竟要經過怎樣的處理步驟,才能轉變成簡潔易懂的圖形呢?\r 以一般人工的處理方式,至少必須按照下列步驟進行,才有可能在方格紙上繪圖。\r ( l )將兩組相關的數據,分別定為 X 軸資料及 Y 軸資料。\r ( 2 )將實驗的需求將數據做適當的轉換處理,例如做倒數處理,或做指數轉換。\r ( 3 )將 X 軸資料及 Y 軸資料分別由大到小排列,找出最大及最小值,以決定方格紙內每格間距所代表的大小。\r ( 4 )將數值在方格紙上描點。\r 但是在進行過程中,經常會碰到下列問題:\r ( l )圖形畫到一半時,突然發現, X 軸和 Y 軸資料必須互換,或 X 軸資料應該取對數而不是取倒數等,則所有步驟全功盡棄,必須從頭開始。\r ( 2 )描點後的圖形,點和點之問有許多未測量的 X , Y 值,用怎樣的方法,把它們連成圓滑的曲線?\r ( 3 )若知道圖形資料應為一直線,二次方曲線或多次方曲線,又應根據什麼原理來描繪最佳的直線或曲線?\r ( 4 )若須求取內差值,則應如何由已知的點,導出最合理的方程式,來求取未測量值呢?\r 從上列的狀況,不難發現從處理實驗數據到繪圖製表,是一項既煩又雜的工作,但是這些工作,若交由快速運算,立即排序,迅速繪圖,及存取容易的電腦來處理,就變成一件輕而易舉的事,於是乎有“實驗數據繪圖處理系統”的產生。
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以幾何圖形發想來建構覆蓋方格數之演算法—探究台灣AED設置數量與分佈
AED(Automated External Defibrillator),中文稱為「自動體外心臟電擊去顫器」,是一台能 夠自動偵測傷病患心律脈搏、並施以電擊使心臟恢復正常運作的儀器,因此傷病患的存活往往是和時間和死神的賽跑,如果將AED設置於人潮眾多的公共場所,供民眾搶救時使用,可降低該類傷病患到院前死亡率。 本研究是以政府資料開放平臺網提供的AED位置資訊,將資料導入地理資訊系統(QGIS),呈現實際分佈狀況之網格化的結果,因應台灣行政區域的不同形狀,試圖探究數學上所學的幾何圖形,利用數學原理來設計覆蓋方格總數的演算法,藉此找出覆蓋的範圍內,是否需要再增設AED裝置,提供一既有效率且平均的急救體系。
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我們在一本小牛頓雜誌中,看到了有關卡布列克運算的有趣報導,其中提到了隨便選一個二位數,將它的十位數字和個位數字對調,得到一個新數,在比較這兩個數的大小之後,再以大數減去小數,所得的差一定會落在09/90、18/81、36/63、27/72、45/54五組數之中,而且這五組數會一直繞圈圈。學校數學課剛好提到整數的四則運算及分解,幾個好朋友決定一起利用學校所學到的數學及電腦課程知識來試試看。結果真有趣!
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現在市面上的電扶梯並不安全,雖然有裝設安全裝置,但是卻不能達到安全的效果,所以我們使用了單晶片EM78M447BP 還使用了Visualbasic 6.0 搭配了8255 I/O 介面卡來控制整個電扶梯的運行,也在上方裝設監視器,以監控整個電扶梯的運行,有兩種控制方式,第一種是由感測器進行掃描,而另一種是切換成電腦由管理員控制,這樣就可以達到安全的效果了。
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目前計算機科學極為發達,並且微電腦的普及使得接觸這方面的人不再侷限於少數。在電腦的運用中,圖形的處理最為人們注目,炳且在CAD的技術上亦佔有重要的地位。如何在螢幕上顯現立體的圖像在電腦繪圖中是一個富趣味與挑戰的題目。故在此提出和大家切磋。
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利用電腦瀏覽圖形式資訊的時候,常受到螢幕空間大小的限制,沒有辦法在顯示圖形整體結構的同時也顯示細節部分。超廣角鏡頭是一種短焦距、大視角的相機鏡頭,鏡頭成像的時候,會有中間部分放大而周邊部分縮小的情形,藉由這個特性,我們發展出了一種新的圖形導覽介面,在瀏覽圖形式資訊的時候,有個圓形區域,該區域可隨著使用者的意願而自由移動,而區域內的圖形是以模擬超廣角鏡頭成像的方式呈現,且能夠與圓形區域外的圖形做銜接,如此,在瀏覽圖形式資訊的時候,除能夠顯示整體的結構外,也可以不開啟新視窗及無遮蔽的方式,即時地將想要觀察的部分做局部放大以展現細節。
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