第54屆--民國103年

粽子是端午節的應景物，更是生活中常見的「三角錐」。在不同顆數的珠子串所堆疊成不同層數的珠子粽裡，存在著「形」與「數」的有趣數學。珠子粽裡的形，有「三角形」和「三角錐」；而珠子粽裡的數，一共有三種數量關係。首先是，珠子粽的〝半粽〞中，所使用的珠子串，具有「顆數+串數=層數+1」的數量關係；其次是，珠子粽的側面和底面都是三角形，而珠子粽 由上而下的每一層珠子數，是「三角形數」的數量關係，其計算公式為Tn= n×(n＋1)÷2；再者是，不同層數珠子粽的珠子總數，是「三稜錐數」的數量關係，其計算公式為Sn= n×(n＋1)×(n＋2)÷6。

我們作了將DVD和CD置於玻璃片上及各自相向重疊時的摩擦係數，由靜摩擦係數比較發現未燒錄前CD較DVD光滑。燒錄資料越多，光碟的靜摩擦係數幾乎都變大，但DVD燒錄後比燒錄前靜摩擦係數變小，CD則是燒錄後靜摩擦係數變大，推測是由於分子間作用力及光碟燒錄後造成坑洞口之間碰觸兩項因素所造成。

本研究為2013年7月2日與7月9日兩個典型的午後熱對流天氣系統，經統計得知兩個案的雲對地閃電相對總閃電的發生頻率分別為10.0%和7.4%。由雷達迴波圖dBZ值輪廓圖發現低於40dBZ的對流系統不易出現閃電。閃電頻率較高時，通常也是雷達迴波圖同心圓區快速變動時。對流性雷雨胞發展歷程與閃電的發生，具有相關性，初生發展階段，雲對雲閃電密集發生的階段，至成熟期時，雲對雲閃電的頻率到達最高，在衰退期時，雲對地閃電頻率達到最高。由雷達迴波圖的輪廓線，雲對雲閃電主要發生在超過25dBZ的迴波區內，而雲對地閃電主要都發生在超過35dBZ的迴波區內，少有例外。目前研究無法從雷達迴波圖找出雲對地閃電的先導因子，但發現台中以南輸配電線東側較易發生雲對地閃電。

原先是從同學所戴的變色鏡片，引發我們對光致變色染料的好奇。本來以為變色染料像水彩能調配出各種顏色，要是用來畫照光變臉的圖案，一定會很有趣。於是便針對：變色染料種類、濃度對色光、UV光透光等變項設計實驗，發現 1.各色光對染料變色影響：UV>藍>綠>紅；染料對色光反應：藍>紅>橙>黃 2.變色染料能被酒精類的液體溶解成透明塗料，可增加染料的應用 3.利用色粉對不同光特定的變色反應，發展出UV光感應器 當發現塗料無法變透明時，原本很洩氣，幸好沒放棄，才意外試出甲苯溶解的配方，並成功設計出UV感應器！測試發現：能測各強度UV光，過程中不耗電。沒想到只是應用所學，堅持到最後，竟設計出實用發明，讓我們終於體會到科學研究的艱辛！

臺灣及日本氣候不同，日本年均溫低且年溫差大。兩地端黑豹斑蝶幼蟲較易取得的菫菜也不同，推測兩地族群發展不同適應策略。首先比較COI基因，檢視族群分化。記錄不同族群在不同溫度下的生活史、型態(體長、翅長、腹重)，並餵養不同食草，探討不同族群是否有不同適應。 比較COI序列，發現日、臺族群未有明顯分化。各族群在生長發育、宿主植物利用及生殖投資可能發展出不同的適應策略。臺灣族群生活史長、發育零點高、有效積溫低，對宿主植物的變化較敏感。高溫下日本族群體、翅長縮小，而臺灣族群體、翅長雖有類似現象，但對溫度改變較不敏感。臺灣族群體重隨溫度上升縮小，雌蝶腹重比例於高、低溫均增加。端黑豹斑蝶發展以上不同生理反應以適應。

電腦字體近來流行許多近似手寫字體的字形，像是少女體、硬筆書法體等等。這些字形都是由書法家一字字寫入電腦再編輯完成。這樣的製作方法不僅讓個人用戶無法製作自己的個人化字形，也讓專業的類手寫字體制作極為費時。結合型態學演算以及模式識別、中文字資料庫等等，我們製作了利用使用者少數部件的重組，模擬該使用者書寫其他中文字的系統。我們的系統不僅可以用在製作個人化字形，亦可以用在文化資產的保存與研究，凡如佚漏古籍之校定及重製。 我們的系統從使用者的部件擷取到字庫分析及重新組字，皆經過調校已符合中文字的特性，可利用三百個中文字部件組合出超過3500個常用中文字，涵蓋超過95%的中文字使用率。

本實驗從電極數目、電極表面積、鹽橋種類、電解液濃度及自製果凍電池影響鋅銅電池電流和持久性，並改良課本電池實驗。結果顯示鋅片越多、硫酸銅濃度愈高，供電時間愈久；鹽橋以硝酸溶液發電量最高；果凍電池中電極片接觸面積、硫酸銅果凍濃度、硫酸鋅果凍鋅粉添加，與電流呈正相關。溫度越高，電流越大使用時間越長。硫酸銅果凍濃度為飽和時可持續發電七個小時。用過的果凍浸泡於電解液中，可再提供電流重複使用。綜合所有IV曲線，飽和硫酸銅果凍配添加鋅粉10克硫酸鋅果凍、於40℃時供電最久且最穩定。課本鋅銅電池實驗發電量小，經本實驗改良鋅銅電池，果凍電池大小面積約15 cm2，即可讓LED燈發亮，增添許多趣味性與教育意義。

我們自製之半U型管加PVC套管的測量裝置確實可用來觀察兩不同濃度之溶液的滲透壓現象。實驗半透膜之選用，以高分子奈米孔洞半透膜為最佳，玻璃紙容易因水所造成之部分溶解而影響滲透結果。歷屆科展常選用之蛋膜，需注意蛋膜是否真為具有選擇性之生物膜或只是微米級孔洞之半透膜。經由類似化學反應速率公式推算滲透速率依高度變化可分為n階滲流階次，而濃度差之趨動力可併到滲流常數k之變因中。生物滲透壓滴降法可有效測量與瞭解到溫度愈高，滲透速率愈快。而在植物生長的實驗及細胞顯微鏡觀察中，可知當營養劑濃度較高時，易因滲透壓的關係，造成原生質分離，而無法順利將營養劑運送到植物的頂端，可知在植物世界裡，不是π=iCMRT與p=hd絕對可換算相等。

基隆，總是演奏著多雨的篇章，雨水帶來生機，卻也造成影響。在下雨的日子裡，發現原本清澈的瑪陵溪水，水位上漲、溪水汙濁。透過氣象局雨量資料，與我們下雨天進行溪水採樣的結果相比較，發現當雨量增加時，溪水的濁度也同時增加，而溪水中的懸浮物質也呈現增加的現象，證實雨量影響到溪水的濁度與懸浮物質濃度。 河川的整治為降低河川氾濫的發生，但對溪水造成的影響與下雨的情形相雷同，甚至更嚴重，溪水的濁度與懸浮物質濃度的數值遠大於下雨時的數值。對於水生生物而言，無疑是產生緊迫，經實驗發現汙濁溪水影響溪蝦的攝食，甚至產生病灶。透過本研究可提供給相關單位，在維護河川環境、保障人民安全的同時，對自然生物的保育也應須考慮。

本研究經由實地調查、閱讀文獻及訪問第九河川局工程師後，瞭解離岸堤是目前花蓮海岸最主要的防護工法，且已經有不錯的成果。於是我們實驗模擬現今已養灘成功的化仁海堤，探討其離岸堤對於海岸侵蝕之影響。 實驗研究發現：一、十字塊消波塊在模擬現今與未來的海岸侵蝕情形，效果都優於目前所使用的林克塊消波塊。二、林克塊離岸堤的凸出部位，會增加掃浪帶的侵蝕量。三、使用防消波塊底沙侵蝕工法，可減少林克塊離岸堤底沙侵蝕的情形，但對十字塊離岸堤作用不大。 實驗研究結果：未來改善離岸堤凸出部份，使用十字塊消波塊施作，應較林克塊消波塊好。若要使用林克塊消波塊，則建議以防底沙侵蝕工法施作，可提升林克塊的安定性。