第55屆--民國104年

本調查探討崩塌地先驅植物種類及生長環境與崩塌地植物物種演化過程的田野調查記錄。(一) 調查植物物種可分為20 科，35種植物。(二) 觀察、辨識植物種類時，葉子與植物圖鑑參照確認後，能認定植物的名稱。(三) 植物數量較多的6種植物為調查對象。(四) 多數優勢先驅植物物種生長在礫石土，故推想應為土壤關係造成優勢先驅植物族群出現。(五) 6種優勢先驅植物種子大小與數量差異，與其族群大小無關。(六) 3種土壤含水率與發芽率實驗，發現礫石土的含水率與植物發芽率最高。 (七) 優勢先驅植物物種發芽率高低實驗發現，種子發芽率高低，是決定優勢先驅植物物種數量及生長的重要關鍵。

為增加數學課程的互動性，我們設計了一台可遙控的「方程式」繪圖車，可以依所輸入的座標來移動，精準的繪出所有的二次函數和其他圖形。 這台繪圖車裝備兩顆步進馬達，透過Arduino微控制器，指揮繪圖車的行進路徑。如果把所有圖形都看成是平面上點的連結，我們的構想是將座標系套用在平面上，而繪圖車在座標系裡從點到點之間行進的過程中，車上的筆就可以描出不同的圖形。我們自己寫了一個App，讓使用者可以用手機與繪圖車連線，增加了無線控制的方便性。此一裝置，可讓教學者只需拿起手機，就可以輕鬆又準確的呈現各種二次函數圖形，而學習者也可以藉由操控繪圖車，更清楚掌握數學函數的原理。此種繪圖車的原理，可以廣泛應用到各種圖形的輸出與展示。

下述問題「有100顆全暗的燈泡,編號從1到100。每個燈泡都有一個開關，按下任意 編號的燈泡開關都會同時改變那些號碼為該編號倍數的燈泡的亮暗狀態。當所有編號的燈泡開關都被按一下後，哪些燈泡是亮的?」的答案廣為人知: 「亮著的燈泡號碼為完全平方數。」 我們被此饒富趣味的問題吸引。在嘗試進行了一些延伸探索後，在一個研習營的資料 中看到下述發展方向：「若選定某些特定的編號，而只有在按下這些編號的燈泡開關時，才會改變那些號碼為該編號倍數的燈泡的亮暗狀態。那麼，最後哪些燈泡是亮的？反之，若先指定操作後的結果，那麼原先的特定編號為何？」，這的確令人好奇而讓我們躍躍欲試，希望不但能找出答案還能以此為起點而加以推廣或深入，於是就展開我們這個研究。

本研究在探討毽子彈升軌跡與落點穩定度，我們設計了一座毽子的彈踢架，將彈升過程錄影來分析毽子的彈升高度與運行姿態和軌跡，再以毽子的落點座標來分析其穩定程度。我們成功找到最佳的撞擊力道與撞擊角度，並改變毽子的材質和構造，透過實驗歸納製作毽子的最佳條件。最有趣的是改變毽子的重心，意外發現運行軌跡與彈飛姿態多變，非常精彩。最後我們結合塑膠透明片來製作創意毽子，利用快速運行時，氣流推動翼片，成功製作一個彈升穩定且會螺旋旋轉的創意毽子。

本研究在探討臺灣皮竹節蟲的校園食草、生命史、孤雌生殖和環境對牠們的影響。我們在觀察實驗發現：我們的校園內臺灣皮竹節蟲的食草有5種，不管是一般養殖容器或是改變環境顏色的容器養殖，食草多樣就會提高竹節蟲的存活率，反之，則越低。改變環境顏色養殖只會影響到竹節蟲的生命期，不會對體長和體色造成改變。臺灣皮竹節蟲除了會兩性生殖，還會孤雌生殖，兩性生殖的卵會比孤雌生殖產的卵孵化時間還短，產卵數較多、孵化率較高；不論是兩性生殖或孤雌生殖卵的孵化天數長短深受季節的影響。竹節蟲斷足的足數越多，死亡率越高。竹節蟲斷足的情形和竹節蟲的存活率會受空間和竹節蟲數量的影響，空間越小，蟲數越多，斷足機率越高；反之，則越低。

我們的實驗以噴水以及玻璃珠的方式來製造穩定的彩虹，實驗中我們發現，利用玻璃珠製造全圓彩虹比水滴簡單許多，我們也發現折射率較高的玻璃珠所做出來的全圓彩虹上下可視角約44~46度，而小水滴不適合的原因是因為可視角太大上下整個圓可視角約85度(42.5*2)，明顯超過人眼能同時見到的可視角，所以我們只能看到一整個圓彩虹的一部分，而彩虹的圓心就出現在反日點；另外我們也發現玻璃珠的大小確實會影響彩虹的寬度、仰角、複虹、白色弧形區域以及霧虹的產生與變化。

本研究在於可更換離合器的摩擦蹄片和減輕離合器重量，運用形狀設計來改變，將離合器分成多部機件與以往的一體成形，兩者差異於一體成形不能只更換一部分需整個離合器更換且其材質為鑄鐵，本研究改良成多部分零件來組裝假使磨損毀壞時，可依其磨損部位進行更換，其材質為鋁金屬質量更輕、轉速增快、可更換部份零件也更加省錢環保。

科技時代下，人們生活與科技產品相伴，食衣住行、視覺、聽覺…似乎無法脫離，本次科展就以聽覺感受部份做研究目標。聽覺的科技產品優劣不外乎聲頻信號的還原程度，不論是各種能量、數位處理最後皆要轉換成聲能，其過程中有很重要的一環就是聲頻放大器，此科技產品小至助聽器；手機…大至視廳音響，室內外舞台皆應有盡有。

『不動如山─滑缸型抗震設備』係將設備裝置於建築物基礎下方，利用鋼珠滾動無方向性及高強度、低摩擦力的特性設計出『全向滑輪』抵抗水平地震力的傷害，並使用雙向滑軌固定建築物的面向，設計出類似避震器之可自動充氣的汽缸抵抗垂直地震力，欲藉由以上方式使建築物遇到地震發生時也能原地不動如山。實驗結果顯示本抗震設備受到加速度631.65 cm/sec²超過劇震強度時，建築物的位移量只有0.1公分幾乎呈現不移動狀態。若能將此設備裝置於不容許遭受晃動之醫院開刀房、軍火庫、化學工廠或高科技精密實驗室等地方，以創新技術有效阻隔各種形式地震力之破壞，可達到無感的境界，成為抗震設備最佳的方案選擇，確保人民生命財產的安全。

我們利用毛細現象，搭配資源回收箱裡每天都會出現的飲料杯及拖把脫落的棉繩，設計出能持續保濕的「毛細育苗盆」。經過測試，育苗盆可在走廊上維持一個星期不用澆水，讓土壤中的向日葵、小黃瓜、空心菜、秋葵和櫻桃蘿蔔種子順利發芽，地瓜葉枝條的扦插也成功；待幼苗發芽移到日照充足的三樓天台後，即使在陽光普照的天氣，也能利用毛細現象持續供水至少兩日，這解決周休二日菜苗的澆水問題。當菜苗移到菜園後，我們利用自然課本中的「九龍杯」虹吸原理，設計出菜園的定時定量澆水器，九龍杯可在每次啟動虹吸作用時供給蔬菜定量的水，儲水槽的設計，則讓有機菜園有機會利用雨水撲滿來澆灌，更為廚房洗菜洗米水的回收再利用提供一個方便可行的方案。