全國中小學科展

高級中等學校組

孤注一擲:購物傾向與價值知覺研究

過去研究認為理性判斷在人的決策過程(包括購物)中具有重要影響力,但追求「未知刺激」的購物行為在日常生活中仍時有所見。有鑑於此,本研究設計實驗,驗證人們在完全自主選擇情境和沒有特定偏好情境中的購物選擇。研究結果發現:人們購物時,確實多數會秉持理性判斷選擇安全的已知結果而非冒險的未知選項;就算選擇冒險的未知選項,背後還是受到以期望價值為基礎的理性規則約束。總而言之,人們的購物行為如同過往印象,傾向理性判斷過程。本研究探討了購物行為和理性的關聯,為販售類似性質產品的商家在商品內容設計及訂價方面或能有所啟發。

一價銠金屬催化芳香基硼酯與炔類化合物進行不對稱串聯合環反應

本實驗我們使用芳香基硼酯a與炔類化合物b作為起始物,以銠金屬錯合物作為催化劑,碳酸鈉作為鹼性添加劑,且使用二噁烷與水為溶劑,在80℃下進行不對稱合環反應後,分析產物的產率及光學選擇性,以探討芳香基硼酯、炔類化合物上的取代基以及銠金屬錯合物上的配基等變因對反應的影響。 實驗發現,當使用氯取代的芳香基硼酯與二苯基乙炔為起始物時,催化反 應有最佳的產率(93.3%),且使用掌性配基與銠金屬形成的錯合物進行催化時,所得之產物具有光學選擇性。

從吹不動螞蟻說起-層流之探討

為觀察氣流流經物體表面不易流動的現象,我們設計製造風洞實驗裝置。將筆芯墊在金屬片上,測量筆芯被吹動時的驅動速率,繼而變更筆芯的高度與水平位置,測量筆芯被吹動之驅動速率。由數據作圖可看出在風洞管下半部,筆芯驅動速率會隨著高度以乘冪減少,也就是從底層往上的流速是乘冪函數增加,與文獻之圖形類似。同時從數據作圖分析中也可看出筆芯越細,隨高度增加時,驅動速率較快變小。而筆芯超過風洞管一半鉛直高度後,數據曲線不如預期,故又繼續研究金屬塊破壞層流之效應。在底層放平行條狀物(簡稱肋條),用筆芯來看出氣流的擾動,測出驅動速率有些區域大有些區域小,表示障礙物引起二次流的紊流並不是流速變快,是屬於擾動式的。

回首向來蕭瑟處—一筆畫迴圈圖形

本研究主要探討「一筆畫迴圈圖形」的種類數。圓上n個點平均分布,任選一點為起始點,經過圓上每一點恰一次,最後回到起始點,所構成的一筆畫圖形稱作迴圈圖形。我們的研究目的是若給定任意正整數 n≥3,算出這些點共能作出多少種不同構的一筆畫迴圈圖形數 g(n)。 我們將迴圈圖形分成了對稱和不對稱兩種,對稱圖形又根據n為奇數或偶數分別進行研究。首先,我們計算了圓上點的排列組合數和不同構的對稱迴圈圖形數,依此可以得到不同構的不對稱迴圈圖形數。將兩者相加後即可得到 g(n)。詳細探究過程將呈現在本研究中。

可拉伸且自我修復的有機薄膜電晶體元件研究

電晶體在眾多電子產品中是一個不可或缺的元件,然而傳統的電晶體,因為其鋼硬的結構,儘管具有極高的效能,但難以實現在穿戴式電子設備上。相較之下,有機材料具有較高的機械順應性,提供實現穿戴式裝置的機會。因此在本篇科展研究中,透過物理混合的方式將彈性體與共軛高分子混合形成一個同時具有高度拉伸性且可導電的複合材料。此外,此彈性體具有高度黏著性,使得此複合材料具有自修復功能。僅需透過簡單的擠壓兩片薄膜,即可在室溫下達成自我修復。這使電子產品不會在經過長期使用後而降低效能。這對穿戴式電子元件來說是一個巨大的突破。因此希望可以透過此複合材料的概念,促進穿戴式裝置的發展,為仿生學建立一個里程碑。

屋頂仿生蝶翅構造

據2017年台電歷年售電量統計,撇除佔了七成多的工業用電,佔比最多的便是住宅用電。住宅用電中,第二耗電的家電為冷氣機。雖近年冷氣機大多為變頻冷氣,能夠減少耗電,但因臺灣位居亞熱帶,常年氣候炎熱潮濕,於夏季時許多家庭會開著冷氣長達十小時。因此,冷氣耗電一直都是每個家庭的問題,冷氣帶來的溫室氣體也是每位人民該重視的問題。秉持減少家庭用電的理念下,我們以蝴蝶鱗片為發想作機構、銀蟻反射陽光(反射長波,並吸收短波)原理為塗料,設計出了烈日當空時,可以主動追日,使屋頂板角度呈現與太陽垂直之狀態,最大化的反射太陽熱能,藉此改善夏季熾熱的源頭,進而解決冷氣耗電,間接減緩地球暖化之議題。

尋找木瓜病原菌的天然抑菌劑與抑菌機制

我們在潰爛的木瓜中純化出Lasiodiplodia theobromae與Neofusicoccum parvum兩種真菌,會使木瓜組織產生軟腐之現象,容易造成水果採收及運送時的大量損失。研究結果顯示,兩菌亦會感染其他植物,但部分具濃烈氣味的植物有較高的耐受性且薰衣草氣味可使該二菌種的菌絲與黑色素含量下降,藉以降低致病力。其中,薰衣草氣味中的芳樟醇是抑菌的關鍵成分。此外我們發現無光環境會誘導病原菌的黑色素累積並提升其致病力。綜上所述,未來在木瓜運送與保存上若能透過照光並配合薰蒸微量薰衣 草精油或芳樟醇氣味,應可有效降低病原菌感染機率,以此減少農損。

埋「崙破」「柱」—拿破崙多邊形與角柱截面之探討

本研究主要在探討拿破崙初始n邊形與拿破崙正n邊形以及正n角柱的關係。研究中得知只需知道拿破崙初始n邊形的相鄰兩邊與其夾角,即可推得完整拿破崙初始n邊形,進而求得拿破崙正n邊形的邊長與面積,且證明初始 n邊形的頂點共橢圓。 此外,觀察正三角柱與一平面截出三角形,利用畢氏定理,可從三角形邊長推出正三角柱底面邊長,並將其推至拿破崙初始n邊形與正n角柱;發現當正n角柱底面和截面夾角固定時,截出的初始n邊形所作的拿破崙正n邊形皆全等;最後,我們利用解析幾何,證明任意三角形皆為一正三角柱與一平面的截痕,並透過投影面積與底面積,得知截面與正n角柱底面的夾角,企圖從幾何面確切應證如何截出該三角形。

智型車

自行車是一種綠色環保的交通工具,但對騎士而言,道路上往往面臨許多危險。為了保護騎士安全,本研究透過搭載於安全帽上的姿態感測器,測量騎士頭部姿態變化來判斷車子行進意圖,同步顯示安全帽後方及車尾。若發生跌倒事故時,系統會自動發送求救簡訊與上傳座標位置到雲端資料庫,結合手機應用程式,即時請求聯絡人的協助。在電力提供方面,設計回歸輪系提升發電機轉速發電,實驗證明,只要走路牽車就可對行動電源充電。 本研究透過姿態感測器、雲端資料庫和手機應用程式的組合,成功完成方向燈、語音主動提醒、提供跌倒通知與防盜通知,並於地圖上呈現位置。”智型車”(X-Bike)應用在自行車中,確實讓騎士安心享受單車的樂趣之餘,有更多的保障。

光學自動追日加熱器

本組發現了菲涅爾透鏡有短焦距的效果,因此可達到良好的聚焦加熱,又太陽因地球自轉,有了這幾點動機,所以本組決定採用myRIO做為控制器再搭配Wi-Fi遠端的無線監控、步進馬達的驅動、菲涅爾透鏡的短焦距,以達到聚焦加熱完成自動追日加熱的系統。 本組作品可Wi-Fi無線監控,分為手動聚焦加熱、自動聚焦加熱。但因晝夜長短不同、四季不同,所以本組利用四顆光敏電阻(CDS)進行光源方向感測,做出16種狀態的真值表,讓實際值與設定值進行比較判斷並且二值化,形成一個閉迴路控制;使用myRIO控制器和LabView可圖形化程式設計、虛擬儀表的人機介面做搭配,可透過人機介面可無線監控,最後再由菲涅爾透鏡的短焦距進行聚焦加熱,達成較佳的加熱效率。