全國中小學科展

高級中等學校組

超低頻物質波感測系統

最近國內外災害頻傳,因此我們自製超低頻物質波感測器。融合類比訊號處理電路、數位化的分析系統。擷取外界環境或人體微弱的訊息,匯入電腦存入資料庫,加以辨識,將分析結果傳輸至筆記型電腦,供相關人員處理。提供災害預警與諮詢,達到遠端監控、現場搜救、守護國民安全之目的,本研究系統包含下列功能: 一、偵測超低頻物質波 研發超低頻物質波感測器,能偵測到微弱的超低頻物質波。 二、類比訊號處理電路 利用運算放大器,組合成多階濾波器,去除雜訊。 三、自動化檢測介面 全自動訊號取樣,並進行訊號處理與分析,並立即顯示時域、頻域訊號的波形。可以即時偵測地震,或災難時偵測生命跡象。

腸道菌對黃斑黑蟋蟀社會互動行為影響之研究

腸道微生物能透過菌腦腸軸影響神經系統,改變生物認知行為。本研究以不同食物餵食黃斑黑蟋蟀,探討飲食差異及腸道菌改變,對蟋蟀社會互動行為的影響。我們以高碳水化合物、高纖食物、高蛋白食物餵食蟋蟀,以蟋蟀獨處、求偶、示威鳴叫的聲學分析探討其社會互動行為的差異,再以蟋蟀糞菌、腸道菌混合食物餵食,分析糞菌與腸道菌對蟋蟀社會互動行為的影響。研究發現1.食物會影響蟋蟀的社會互動行為,食用高碳水化合物蟋蟀有較高的存活率與高品質的社會互動。2. 食用高纖食物蟋蟀呈現同類互食及較低的社會互動。3.腸道菌移植策略能改變蟋蟀的社會互動行為,腸道中所分離出的植物乳桿菌對翠玲瓏與高蛋白組蟋蟀腸道產生作用,改善其社會互動行為的品質。

魚你翼鰭飛—探討飛魚腹鰭對飛行穩定度的作用

在飛魚飛行時的影片發現,飛魚調整腹鰭來改變飛行狀態,可見在大家認為胸鰭為改變飛行主要原因之下,腹鰭在飛行時仍具作用,因此,我們測量班鰭飛魚標本、製作仿生飛魚和針對影片中的現象規劃兩項實驗:「運動行為實驗」、「風洞穩定度實驗」,發現在攻角為35~45度時,飛魚的穩定度最大。其中以A5、A7在外擴角θ5時,是最適合飛魚飛行的狀態,但又以腹鰭面積A7為最佳。

跟著拿破崙一起壓縮多邊形吧!

本文旨在推廣拿破崙定理「以任意三角形各邊為邊分別向外作正三角形,則它們的中心(三心)連線必構成一個正三角形」至「對多邊形各邊為邊分別向外作正多邊形,則正多邊形的中心點(三心)可依序連成正多邊形」時成立的多邊形條件(此多邊形稱為拿破崙多邊形)。本文證明出拿破崙多邊形、平行多邊形與壓縮多邊形的成立條件互為等價,並推廣拿破崙法為「對多邊形各邊為底邊分別向外作相似三角形,其中相似三角形頂點依序連線」且討論完畢。

防鎖死爆胎自動減速煞車系統

ABS已是目前汽車基本配備,基於安全的理由政府也希望機車能強制安裝,因此我們利用車上的爆胎感知器將異常變化的胎壓經由CPU控制ABS短暫作動以提高車輛穩定性。 車主往往因輪胎疏於保養,或一些不可抗拒因素,在無預警情況下發生爆胎,在爆胎發生後能夠平穩的處理這樣情況的駕駛卻少之又少,針對此問題我們設計了關於爆胎後能夠控制點火系統並同時以ABS煞緊另外一輪,主動安全的介入,讓打滑的現象盡量減小,以保障駕駛人與其他用路人的安全。

探討互等邊三角形之性質

本研究著重探討互等邊三角形的形成條件以及其外、重、垂及內心軌跡的圖形及相關性質。平面上給定∆ABC及一點P1,所形成之兩個互等邊三角形 ∆P1 P2 P3及∆P1 P2 P4,形成條件必須滿足̅(AC)-̅(CP1 ) ≤̅ (AP2 ) ≤̅(AC)+ ̅(CP1 ) 且P1 、P2 、P3其中兩點皆無共線。 以下是研究中觀察∆ABC為一等腰三角形及P1在∆ABC的中垂線上且不在A'上時,互等邊三角形各心軌跡的結果: 一、外心軌跡會形成一扣除兩點的圓及扣除兩點的直線。 二、重心軌跡會形成一扣除兩點的圓及扣除一點的線段。 三、 垂心軌跡會形成一扣除兩點的圓及至少扣除一點的直線(P1不在∆ABC的垂心上)。 四、內心軌跡會形成扣除一點的心臟線軌跡及扣除一點的線段,並且扣除點皆為P1點。

以基因剔除小鼠模式剖析腸道菌叢與T淋巴細胞在高脂飲食所誘導肥胖中之功能性連結

肥胖是全球重要之健康隱憂,然而腸道菌叢與免疫細胞對肥胖過程之影響尚未被釐清。本研究主旨為探討腸道菌叢在高脂飲食所誘導肥胖中之角色,並剖析由T淋巴細胞所調控之免疫機轉。我們以小鼠模式發現,從低脂到高脂飲食會使擬桿菌門與厚壁菌門產生消長,並促進擬桿菌屬隨脂肪熱量佔比提升而減少,同時使乳桿菌屬增加,推測高脂飲食與腸道菌叢可能對肥胖是關鍵影響因子。我們進一步利用基因剔除鼠發現,後天免疫缺陷對高脂飲食誘導肥胖有助長趨勢,且T淋巴細胞中轉錄因子Maf和促發炎因子IFN-γ之增加與肥胖產生有正相關,若將Maf基因剔除則可促進抗發炎因子IL-10增加並抑制肥胖,證實未來在醫療上可利用Maf基因作為肥胖治療之新標靶並開發免疫治療策略。

驚「掏」駭浪—消波塊與沙灘地形對沙石掏空量的影響

本研究使用水槽、自製造浪器,模擬海岸環境,探討消波塊的擺放角度、擺放密度,以及沙灘的水深、坡度、波浪強度(造浪器頻率),對沿岸沙石侵蝕面積的影響。利用image j 分析在不同因素下消波塊周圍沙石侵蝕之面積,以及其隨時間的變化。研究結果發現,在不同擺放角度中,消波塊之兩角面向波浪時(本研究定義為0度)其下沙石侵蝕面積最大;在擺放密度中,發現擺放越多的消波塊,其侵蝕面積越大;在沙灘水深不同時,當水深越淺時,其侵蝕面積越大;當沙灘之坡度越大時,其侵蝕面積越大;當造浪器之頻率越大時,其侵蝕面積也會增加,而計算體積時,發現在不同擺放角度下,掏空的體積與侵蝕面積成正相關。

各種控制因子對雙漩渦互動的影響

本研究透過水工實驗模擬實際雙颱系統並繪製出軌跡圖,以探討颱風中心距離、相對強弱,以及太平洋高壓的環流等控制因子如何影響雙颱系統,並對漩渦的結構進行了定量分析,以增加模擬結果的可信度。 研究結果顯示,上述三個因子皆對雙颱系統的交互作用有著重大影響,其中,當兩颱風中心距離越近,其受彼此駛流影響發生互繞的情形也越明顯;當兩颱風間有強度差異時,較強颱風的繞行軌跡曲率半徑會較小,反之亦然;在模擬中加入太平洋高壓的作用時,雙颱系統的運動軌跡則可視為上述結果與高壓造成之共同西向運動的疊加。

素養試題導向誰?以化學科素養試題為例

108學年度開始實施新課綱,主要精神為素養導向,因此本研究希望瞭解學生在解題素養試題時,會受到哪些因素的影響而改變解題的行為模式。本研究透過質性訪談教師與學生共16人,發現教師對於素養試題皆抱持正向的態度,但也擔憂學生是否能有足夠能力解題;在學生方面因為素養試題題幹敘述易冗長且數字計算不易,測驗時間也並未延長,造成學生不喜歡寫素養試題,但對於能藉由素養試題將生活經驗與學習成果連結抱持肯定的態度。此外,本研究亦設計問卷及試卷,進行量化統計研究,包含單因子變異數及逐步迴歸分析,結果顯示:數系能力、數的能力、文法應用及空間關係這四個分項能解釋素養試題的變異量為58.9%,即素養試題導向此四個分項能力較佳的學生。