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第55屆--民國104年

超越障礙的勝利之路

本研究是想尋找並建立一個數學模式,來探討兩物之間障礙物數量與通過率的關係的問題。我們可以將每個正方形看成一個小單元,因為我們都知道所有東西都可以分割成最小單位。而且也有數學家曾說:當我們做過越多次試驗,則我們所得到的數值會更接近機率。所以,如果有很多樣本通過此方格陣列,則我們可以將此數值看做通過率。再由古典機率的性質,我們反轉先求出路徑的走法數。 而若我們導出這個公式後,我們可以運用在不只是路徑走法的成功率、更能用在電子流動的機率,更可以運用在抽象的事物上,像政府的決策成功率等等。

任意門:隱藏式連動安全門擋

「門」是每天生活中必須接觸的屋內設施,一天之中總要開開關關好幾回,但每當遇到風大時候,不小心就會發生加速作用,『碰!』的一聲,如雷貫耳!基於此一日常生活體驗和自學校教室觀察到門擋損壞情形,發現門的使用實有其不便之處與特殊需求,於是構思具備構造簡單、耐用,又能將門打開固定於任意位置的裝置。 作品優點與特色為: 1. 簡易的結構設計、周全的功能考慮。 2. 能避免破壞性施工,不需於牆壁或地板上鑽孔。 3. 人性化設計,配合轉動門把帶動門擋裝置,即可將門打開固定於任意位置。 4. 安全性考量,可防止誤推拉的情形,並能適應不平整的接觸面。 5. 增加第三支點的防暴力設計,功能更完備。 6. 隱藏式設計,維持門板原有外觀,操作方便具實用性。

「鈣」有「旋」機

本研究探討酒石酸與鈣離子反應在不同環境下造成溶液旋光度改變的情形。首先,我們先利用雷射光、玻璃偏光片、電路板、顯示器(顯示電壓)製作簡易旋光儀器,經測定後能呈現線性關係,證明本儀器的可行性。為了避免沉澱物干擾自製旋光儀的測量,我們採用極微量濃度進行反應。在極微量濃度下,不具旋光性的微粒晶核不會造成溶液旋光值改變,而酒石酸鈣微粒晶核形成時,則會造成溶液旋光值變化。形成酒石酸鈣晶核的過程中,不同條件下會產生(+)旋光性及(-)旋光性的情形。在雷射筆照射下產生廷得耳效應,顯示晶核形成前期應屬於奈米顆粒。最後,我們在反應過程中,利用硫酸鈉移去鈣離子後,能得到一個穩定不變(-)旋光性的溶液。

夏綠蒂2D和3D的世界

泉字雲斑蛛及肩斑銀腹蛛都常在向光面、植株頂端和建築角落結網,結網過程則都是由框架(障礙網)→縱絲→橫絲,但因泉字雲斑蛛的網是圓錐網;肩斑銀腹蛛則是平面網,故泉字雲斑蛛結網所花費的時間較長,而五種蛛絲的拉力及粗細皆以泉字雲斑蛛的障礙網最大,肩斑銀腹蛛的橫絲最小。兩蛛的棲息位置為網頂及網眼,皆可以最短距離、時間到達網上任意點。捕獵時,若獵物體型較小,則不一定會纏繞,但都會將其壓縮成圓形,並在吸食後丟離。肩斑銀腹蛛被雨滴、異物、震動干擾時,反應比例並不高,且會出現感覺疲勞,而泉字雲斑蛛受干擾時的反應比例較高,但移動距離較小,且較不易出現感覺疲勞的情形。

沿海與內陸植物水勢能及莖彈性係數的關係

本實驗的目的在於藉著不同的實驗,測量出沿海植物(本實驗採用馬鞍藤)及內陸植物(本實驗採用番薯)水勢能、滲透壓相關的數值,代入公式後,再與兩種植物莖的彈性係數相比照,進而求得植物水勢能及莖彈性係數的關聯性,最後與植物本身的特性結合,例如:馬鞍藤因為要抵擋沿海的大風大浪,所以必須擁有較大的彈性係數已承抵身處的環境,而沿海嚴苛的生存環境也使馬鞍藤本身的濃度極高,所以易於吸水,使得水勢能較高。而我們亦於實驗中發現,經由公式的推導,某些植物由於處在土壤水分較低、空氣濕度極高的環境,在無法利用根部吸水的情況下,植物體將會啟動「葉片吸水系統機制」,而此機制與我們的水勢能、水流動方向及趨勢有很大的關聯性。

有『跡』可『循』

近年來由於自動控制與通訊技術的突破,使得無人自走車的導引系統從傳統的軌道式、磁導式進步到視覺影像系統,讓無人自走車的應用範圍更廣、功能更多。在自動化工廠中無人自走車是最常見的配備,且在自動倉庫系統中亦必備的伙伴。無人自走車如何在既定的路徑行走且不偏離路徑其最重要的是路徑判別的控制方法。為了改善循線時的不平順感,並減少偏移量的增加,故希望能夠對於現今的自走車做更進一步的改良。為了提升自走車之多功能性以及增強其機體運作準確度,本研究設計一輛採用光敏電阻循跡自走車並探討光敏電阻數目與演算法不同之差異。實驗結果顯示Z字型跑法有較佳之穩地定度,比例控制循跡法雖然穩定度沒那麼高但相對的有著較佳之速度。

改頭換面? 改頭換面!

本研究探討並推廣「改頭換面」的移位遊戲 一、2n型 (一) 在原來遊戲只有二列的情況,最少的移動步數為2n+1 *n是直行數 (二) 將棋子由符號變成數字,發現各列的編號在移動後的順序不變時,最少步數為3n 二、3n型 (一) 3n向上輪換型 1. 最少步數為4n+3,順序不變則最少步數為4n+4 (二) 3n向下輪換型 1. 最少步數為4n+5,順序不變則最少步數為4n+6 (三) 3n上下列交換型 1. 最少步數為6n+1,順序不變則最少步數為7n 三、mn型 (一) mn向上輪換型 1. mn向上輪換型最少步數一般公式為2(m-1)n+2m-3 2.順序不變時一般公式為2(m-1)n+2m-2 (二) mn向下輪換型 1. mn向下輪換型最少步數一般公式為2(m-1)n+2m-1 2.順序不變時一般公式為2(m-1)n+2m (三) mn上下列交換型 mn上下列交換型在m>3時,最少步數一般公式為2(2m-3)n+2(m-3)

可調步距助行車

本作品探討病患因傷因病需要進行腿部復健的助行訓練器,在鋁擠條的車架上設計可調式定距離機構、座椅機構、後退止逆限制機構等機械裝置,並採用Arduino控制器結合感測器來輔助訓練位移量的記錄,可量測病患心跳體徵,同時兼顧安全與訓練功能,可以有效地輔助物理治療師或職能治療師實施復健療程,機構本身沒有用到電動機所以無需用到電源,由病人自發自主的訓練來縮短復健時間,早日回歸職場正常作息。

k等分凸多邊形面積之實例說明及推論

過任一點作射線k等分凸多邊形面積,需先考慮點的位置,隨著點的位置不一樣,作法有些許不同。

後照鏡自動收折裝置

本作品係利用紅外線距離感測開關,裝設於汽車前、後保險桿側邊,當車輛進入狹窄巷道或會車距離不足時,利用該紅外線距離感測開關,可自動啟動後照鏡收折,而無須人為操作,避免後照鏡因碰撞而刮傷或撞毀。本作品僅需裝設兩顆紅外線距離感測開關、數個繼電器及保險絲即可完成,成本低廉,施工容易,極具產品化的可行性,並具有以下特點: 一、本作品後照鏡可自動收折,避免後照鏡遭到撞擊而毀損。 二、本作品僅需紅外線距離感測開關與繼電繼,即可達到後照鏡自動收折。 三、本作品製作所需的料費用不到千元即可完成,且安裝容易。 四、本作品可適用於各種車廠之後照鏡,極具有產業利用性。