全國中小學科展

第56屆--民國105年

擇你所愛,愛你所擇-柏拉圖問題之研究探討

我們數學課學習到有關機率的課程時,老師再次的提到了經典的柏拉圖問題,我們對這個問題中的數學原理更感到好奇,經過文獻探討與一連串深入的研究、討論和證明後,我們找到原題目的解、此問題的延伸狀況和一般式的解。在此研究中,我們嚴謹地證明通式,使用程式模擬數據來驗證其可行性,並成功連結生活上的實際應用。正因為柏拉圖問題與現實生活有強烈的連結,具有趣味性和可探討性,我們才能解決更多有關選擇的問題,並將這些結果廣泛地應用於生活之中。

豬事太平-茶樹萃取液對豬併欄之影響

豬隻進行併欄時會發生打鬥而導致嚴重之經濟損失。此研究之目的在探討茶樹萃取液對豬隻併欄打鬥之影響。研究結果顯示豬隻併欄前給予1%之茶樹萃取液可減少59.95%之打鬥。而1%茶樹萃取液及減光之合併處理組能減少71.78%之打鬥行為,其效果較Azaperone及減光合併處理組者佳;1%茶樹萃取液及Azaperone處理組則能減少83.4%之打鬥行為;另外,Azaperone、1%茶樹萃取液及減光合併處理組能減少90.54%之打鬥行為。 綜合結果顯示,茶樹萃取液可顯著減少豬隻併欄之打鬥行為,基於操作之方便性及經濟考量,建議豬隻於併欄前以1%茶樹萃取液與畜舍減光合併處理,可達到減少豬隻打鬥之最佳效果。

無電電鍍-熱浴浸泡法

為了提高鋼、鐵的防鏽能力,本研究採用氧化劑(亞硝酸鈉)促使鋼、鐵表面產生黑色膜狀物(四氧化三鐵),使內部的金屬不受外在的因素影響而有效的被保護,避免金屬表面產生氧化生鏽,以提升產品的功能性,及產品使用上的安全性。 本研究主要在於探討在無電的情況下,如何能夠快速地將金屬表面做防鏽處理,以有效的達到延遲氧化的時間,並且討論溫度及藥劑與水的比例對各種金屬的螺絲的無電電鍍之效果有何差異。 研究結果發現溫度的高低以及藥劑濃度對於反應結束後的產品所呈現出的差異及防鏽能力皆有所影響,其中發現最佳溫度為120℃左右,最佳濃度為[NaOH]=12.5M,[NaNO2]=0.43M。

沉魚落「顏」,「魚」云「憶」云

本實驗利用斑馬魚(Zebrafish)(Danio rerio)做為模式生物,探討群體及長短期記憶的持續性對行為的影響。我們的實驗確認斑馬魚可透過訓練去記憶並分辨與食物配對的顏色。就性別來說,雄魚較雌魚能夠迅速而準確地記憶放有飼料的顏色位置。在群體效應對記憶力影響的實驗中,個體斑馬魚傾向選擇與魚群共同行動。且雄魚群體對雄魚個體的影響力,明顯地大於雌魚群體對雌魚個體。在研究長期和短期記憶對斑馬魚記憶的影響時,我們發現11天長期記憶的訓練和1天短期密集記憶的訓練相比較,以長期記憶影響斑馬魚的行動較為明顯。我們的實驗證明了長期記憶的持續性大於短期記憶,且群體效應對個體的行為具有顯著地影響。

智慧家庭好幫手-物聯插座

本研究之物聯插座是以Arduino控制器為核心,結合手機App Inventor 2(AI2)的智慧控系統,以主從式架構模型所設計,Arduino控制器為伺服端,智慧型手機為用戶端,在伺服端部分,主要包含Arduino 控制器以及擴充板與遠端智慧控系統所需的各式感測與驅動元件。控制器主要用來接收用戶端的控制指令,指令經過程式解析後,則會執行感測元件的訊號或數據並傳回用戶端或是相對應的驅動元件。 透過物聯插座把所有設備、感測器都透過網路連接起來,讓不只是一個插座而以,而是家庭數據收發與控制中心,並可串連其他家庭應用軟硬體,成為智慧家庭生態圈的驅動器,讓使用者享受到便利、舒適與安全的家庭生活。

「震」去「震」又回—臺灣西南近海地震群實例研究

本報告分析臺灣西南近海約東經120.5度、北緯21.7度的地震目錄,此地震群在西南部低地震活動區發生,顯得特別。分析結果在1994~2013年10月間,出現四次大地震,震源深度均約40多公里。大地震發生後,較長期的地震位置變遷,均約以近2年時間向上向東遷移,再向下向西回到40多公里,並接續下一次大地震。深入統計分析,發現數次變遷範圍常大於10公里,超過定位不確定性,是可信賴的結果。不過大地震發生後約2、3月內的短時間變化趨勢較複雜,和長期趨勢相似。本研究也建立一系列模擬實驗和一假設模型,解釋地震隨時間空間的變動,接近週期性發生的原因。並比較附近地區地震活動,考慮岩層受大環境應力作用後,大地震後數年內地震平均位置的變遷。

「藥」到「蚊」除-探討中藥氣味對白線斑蚊之忌避效果

為發展簡便、低成本與友善環境的天然防蚊液,本研究探討中藥溶液氣味對白線斑蚊的忌避效果。首先選用七種常見的中藥材,比較水萃取溶液與酒精萃取溶液之驅蚊性,整體而言,酒萃中藥溶液氣味的驅蚊作用較佳;效果為肉桂、丁香>艾絨>黃柏、小茴香>枸杞、山楂、對照組(酒精),其中酒萃肉桂溶液與丁香溶液之氣味對白線斑蚊的忌避效力最顯著。進一步由酒萃中藥溶液之忌避時效試驗中,發現至第120分鐘,酒萃肉桂溶液與丁香溶液氣味皆對白線斑蚊產生忌避作用。最後進行氣味趨避實驗,可以發現中藥防蚊液之忌避率可達八成以上。綜合以上結論,本研究所自製的中藥防蚊液,其驅蚊時效與方便性與市售防蚊液相差無幾,可作為日後應用發展之參考依據。

連續三角形的延伸圖形問題

當兩個三角形的三個對應頂點的連線共點時,這兩個三角形的對應邊延伸出來的三交點會共線,這是笛沙格定理。若是對應頂點的連線不共點的情況,那麼延伸出來的三交點便不會共線,而是形成一個三角形。 本篇研究探討「對應頂點連線不共點」的「連續相似三角形」,根據愛可爾斯定理,可以方便的利用點對稱作出其他相似三角形。經過畫圖發現這些連續的相似三角形,相鄰兩兩一組作「延伸三角形」,這些延伸三角形會互相相似,而這樣的性質可以推廣到任意兩兩一組的情況。接著將連續相似三角形的性質再推廣,讓對應頂點不必共線,而是對應頂點距離比相等,仍然具有延伸三角形相似的性質。另外也發現了一些關於延伸三角形頂點的共曲線性質。

風生水起-直立式風力魚塭曝氣器之研究

雲林沿海地區的養殖漁業,每每因為風災停電而飽受損失,有鑑於此,我們想設計不需電力的增氧設備。於是我們想到應用簡單機械結構、輪軸、齒輪等元件,成功的組裝了一台運轉良好的風力驅動曝氣裝置,將風力直接轉為機械動能,並透過實驗測量其性能與相關參數,找出了最佳化的風葉片寬度、受風角度與葉片數量的組合,水中溶氧量的測定。並且也將此裝置實際至野外漁塭測試,證明了本裝置的可行性。 我們的研究對於魚塭的養殖用戶而言,可以節省了大量電費及降低設備的成本,是魚塭的養殖用戶的好幫手,我們的創作免外接電、更環保、更綠能也能提升安全,希望我們的創作-直立式風力魚塭曝氣器能為世界環保更盡一份心力。

簡便型黏貼式的染敏電池

本研究的目的是以日常生活中可取的材料如立可白、鋁箔、銅箔、白板筆、藍莓汁…等進行簡易的組裝具有可撓行的染敏電池。經研究發現,立可白可以取代二氧化鈦膠態溶液、市售的白板筆可以代替藍莓汁,以燃燒蠟燭燻上碳黑於銅片上,加以透明膠模封裝即可以簡便的方式製作出染敏電池。本研究所得之單一cell之發電效益為: 0.519V、3.720mA、1.931mW。以2x2cm大小8 cell四串聯、二並聯所組裝的自製簡易電池其最高發電功率可達14.427mW足以驅動一顆LED燈。此外,利用白板筆與立可白可以任意的創作畫出圖形於護背膠模上,且膠膜同時具有可撓性的功能,使用鋁箔與銅箔可以增加發電效益,並且具有區分正負極的方便性以利串、並聯的使用。