第56屆--民國105年

研究拋物線的切線求法，發現拋物線切線的三個有趣定理，再從拋物線的切線求法中，重新思考多項式函數與切線之間的意義，引入切點代表重根的想法，算出切線方程式、極值與反曲點，以此替代微分方法求切線。 接著由切線延伸到弦，以此發展幾個問題，如：弦交角問題、中心轉弦問題 …。進行更深入的探討，求出問題的解答。 最後焦點放在拋物線的弧長上，希望利用以上探討，與阿基米德的窮盡法，進一步的求出或推估出拋物線的弧長。

科技的進步讓生活更加舒適，電器製造商設計出功能更強大的電器產品，例如搖控功能，也因此浪費了一些待機電力。雖然電器不用時將插頭拔掉就能節省待機電力，但一般人並無此習慣。為了解決這個問題，我們設計、製造出【待機電器自動斷電系統】。將此系統裝在有待機電力的電器上，當電器經過一段時間不使用，系統就會讓電器自動斷電，就能達到節能省電的目的。同時在研究的過程中，使用電阻、電容、電晶體等各種電子零件，而意外發現了市售的水位警示器是由電晶體的一級放大電路製作出來的。電晶體的二級放大電路，讓我們看到了空氣雖然是不良導體，也能讓微小電流通過。未來我們想利用電晶體的二級放大電路，製作一些感應系統。

植物在碳過多或氮不足的環境中會累積過多的花青素，然而我們對植物以什麼機制來調控高碳低氮下花青素的合成並不清楚。為了研究有哪些基因參與花青素合成的調控，我們透過調整培養基中碳氮的比例，篩選到高碳低氮下會有花青素過度累積性狀的阿拉伯芥突變種19945。經由遺傳分析、基因圖譜定位與基因體定序的結果，我們找到19945的突變基因為At3g18520，其產物為組蛋白去乙醯酶histone deacetylase 15 (HDA15)。HDA可以降低染色體組蛋白乙醯化的程度，使組蛋白與DNA纏繞緊密進而抑制基因的表現。與野生種相較，突變株19945在高碳低氮下，會過度誘導調控花青素合成的轉錄因子PAP1、TT8與花青素合成酵素DFR、LDOX、UF3GT的基因表現，因此我們推斷HDA15可透過染色體修飾來調控高碳低氮下花青素的合成。

大嘴巴旋轉方向要符合馬格努斯效應，才能使紙片上升，製作大嘴巴時需選擇紙張材質輕盈，形狀必須符合慣性旋轉，並搭配不易變形容易操控的起風板，輔以玩家本身的訓練，便可成為好玩的科學小遊戲。實驗中，最佳的大嘴巴飛行器造型如下：利用日曆紙製作成長寬比值為4.0，長為20公分、寬為5公分的長方形，利用錯開接合的方式，讓兩端薄翼呈現2公分、且讓兩翼完整、成一字形，中空處為自然狀態的橢圓形。起風板選擇不易變形、輕盈的厚珍珠板。操作方式首先需先控制好大嘴巴啟動時為逆時針旋轉方向(從實驗者右側面觀察)，接著調整起風板角度，掌握好上升、下降、轉彎時的起風板角度及方向的訣竅，在無風的環境中便可大玩『大嘴巴飛行器』。

以製作適合高中生的英文篇章難易度自動分級為初衷，本研究採高中英文課文為語料，針對「如何分級」，意即從文章萃取哪些特徵、利用何工具或語料協助萃取特徵、以何工具分級等因素，進行研究與實驗，並建立一套新方法。首先進行前處理，再嘗試以單字、句型的數量或比例、句長、音節長、整合以上分析等各式特徵，支持向量機(Support Vector Machines)、隨機森林分類器(Random Forest Classifier)、決策樹分類器(Decision Tree Classifier)、卷積神經網路句分類器(Convolutional Neural Networks for Sentence Classification)等工具，進行將篇章分為高中一、二、三年級等三個難易度等級的測試，建立自動分級模型。最後製作成可供大眾使用的自動分級網頁。各項測試之中，最佳分類效能為整合各項特徵時得到的分類正確率65.04%，經模擬得知，此效能確實優於過去研究。

利用靜電吸附原理製作靜電儀，計算不同材質塑膠摩擦產生的靜電力。自行裝設感測器，測量 PM2.5 濃度。結果發現：外科手術口罩如果沒有摩擦起電，沒有過濾 PM2.5 的效果；標示活性碳的口罩不一定能有效過濾 PM2.5，但是經過摩擦起電皆能提升過濾效果，最高可過濾 40％。不同種類金屬網通直流電有不同的過濾效果，但皆為電壓愈高過濾效果愈好。兩平行金屬網的距離愈近,層數愈多或表面愈粗糙，過濾效果愈好。快乾膠蒸氣附著在金屬網表面凝固後形成的微觀細毛或孔隙，在通電時能夠吸附更多的 PM2.5。

為了揭發隧道神祕的面紗，我們組成「隧人士」偵探團，不懼千里迢迢的路程，親自到宜蘭縣造訪雪山隧道，參訪雪隧文物館、行控中心，探究臺灣最長的雪山隧道。 隧道內的溫度會受車流量、坡度狀況、排放廢氣量和濕度等因素的影響，使雪山隧道入口處與出口處溫度迥然不同。北向隧道冬季溫差最大可高達20℃，夏季溫差最小仍有13℃。為了驗證我們的想法，我們善用實驗室的設備器材，探討數種不同環境的溫升情形，以模擬隧道內溫度升高的原因。結果以250W燈泡的溫度上升較60W燈泡明顯；以二氧化碳與二氧化硫氣體溫度上升較明顯。此外，高濃度的二氧化硫、汽車廢氣溫度上升情形較低濃度氣體明顯；並發現乾燥空氣的溫升情形較潮濕空氣明顯。

在製造氧氣實驗課程時常常會浪費胡蘿蔔，本實驗為找尋替代紅蘿蔔催化雙氧水的瓜果、果皮、植物根、莖與葉片，或校園中常出現的哪些植物適合做催化雙氧水與替代雙氧水的溶液。研究發現地瓜、香蕉與香蕉皮在5分鐘催化雙氧水產生500ml氧氣，橘子皮可在15分鐘催化雙氧水產生500ml氧氣；校園中幾乎都有的：茄苳、大花咸豐草、樟樹、榕樹葉可以在45分鐘左右催化產生氧氣；而芭樂葉、香蕉葉、香蕉葉柄、芸香科植物如檸檬葉與柚子葉在20~30分鐘就可以催化雙氧水產生500ml氧氣，非常適合替代紅蘿蔔；實驗研究也發現增艷漂白水含有雙氧水成分非常適合代替雙氧水製作氧實驗，不至於作實驗時被濃度高的雙氧水灼傷，而一般含次氯酸鈉的漂白水無法替代雙氧水作氧實驗。

一般學生對於學校的植物只有模糊的概念，自然課中曾提過植物分類的方法，經過詳細觀察校園中的植物，以手繪及實物攝影記錄校園中128種植物，並利用圖層方式製作可依需求顯示、隱藏資訊的校園植物分布地圖。在比較各種葉形特徵組合的差異性後，由其中篩選出較好的組合方式，我們發現可以經由簡單的葉子形態特徵，將其中70種的植物作簡單卻有效的系統分類，藉由這個分類方式，使小朋友能將隨手撿拾的一片葉子，藉由電腦的資料庫方便又容易地查詢其來源植物的名稱與相關資訊。未來希望進一步充實這套分類方式，建立完整的校園植物資料庫，讓所有的人都能容易認識校園植物。

本研究從時間與重量來探討紙張與拖鞋的摩擦力。研究結果發現如下，第一：在互相夾疊中，紙張所夾面積大，厚度較厚，摩擦力較大。如所夾面積大的0.24mm影印紙，負重最多；所夾面積小的報紙與0.1mm影印紙，負重少。第二：報紙、0.1mm影印紙在斜面(25度)上，摩擦力較大。第三：紋路會改變摩擦力。在斜坡中，摩擦力小的0.19mm影印紙，貼各種紙紋路，摩擦力變大。5平方公分紙條(共10條)直排(順著下滑方向)摩擦力最大，10平方公分紙條(共6條)橫排摩擦力最小，且各式直排方式改變摩擦力較多。第四：利用50度斜面來測試拖鞋鞋底紋路摩擦力。粗糙面下，水量多，人字拖鞋大；未噴水，珠光皮拖鞋大。光滑面下，水量多，橡膠人字拖鞋大；未噴水時，黃色室內拖鞋大。