全國中小學科展

高級中等學校組

智慧生活從「LINE」開始雲端居家管理「機器人」

本物件以 LINE 機器人和 Webduino 開發版為核心,打造出一個友善的居家環境,使用 Webduino 與悠遊卡套件開發出的門禁系統,讓你在外工作也能清楚了解家中狀況,使用 LINE 機器人控制智慧家電,只要打開手機,跟 LINE 機器人對話,就能操作家電!智慧生活從 LINE 開始-雲端居家管理機器人,便捷你的居家生活。

「匿」來順受?「情」何以堪—以情感需求探討青少年之匿名留言行為

本研究旨在探討青少年的情感需求、個人因素(性別、年齡等)和匿名留言動機之間的相關性,並比較不同留言動機是否影響自我揭露面向。研究者以臺灣本島12至18歲的青少年為研究對象,採便利抽樣方式發放紙本及網路問卷,有效樣本共580人。問卷資料以描述性統計、相關分析、單因子變異數分析和迴歸分析進行檢定,結果顯示:青少年的情感需求和匿名留言習慣與動機呈正相關。而青少年在個人抒發情感時,留言內容沒有特定正向或負向,且會增加留言數量與完整度。但青少年將留言動機建立於他人時,留言內容會偏負向,試圖以此獲得回應或影響他人對某人、事、物的看法。最後,本研究根據研究結果提出相關建議,供教育界、輔導單位和後續研究者參考。

電磁砲!真的還假的?

本研究在探討電磁炮射出的鐵棒初速,研究其與電容數量、電壓大小、漆包線線圈長度、線圈密度之關係。利用電容瞬間放電之特性,漆包線在極短時間內流經電量,使線圈電流達極大。當電流通過線圈時,根據電流磁效應會產生磁場形成電磁鐵枝效果,將鐵棒吸引並射出。量測上以軟體tracker及光電閘兩種不同方法測得時間數據,分析得鐵棒射出初速。 最後得知發射速度因為漆包線線徑安全電流上限影響,有很大的限制。因此討論線圈線徑將可能因達到電流上限無法順利發射。發射速度大致上與電壓大小、線圈密度、電容數量有正相關。改變電容數量與電壓最顯著,改變線圈密度將有可能因纏繞半徑太大而有終端速度產生。

千金難買藻紙道-絲藻再生紙的製作與性質分析探討

本研究的主題是絲藻(Rhizoclonium sp.)再生紙的製作。因製紙原料取材自樹木,導致資源消耗及環境破壞,同時台灣魚塭中的絲藻也對環境及人類生活有許多負面影響,因此以環境保護為目的,我們設計了一系列實驗,以不同組成比例(25%、50%、75%,0%為對照組)與組成材質間的不同攪碎時間(藻漿15秒、30秒、45秒,紙漿30秒、60秒、90秒)為操縱變因,來比較成品於吸水性、吸油性、及可抗張力間的性質差異。最後歸納出低藻含量的再生紙適合作書寫用途,而高含藻量的再生紙具極佳的抗吸水性及抗吸油性,可發展成市面上的包裝紙袋。未來希望能進行更加詳盡的性質測試,嘗試增加紙張的強度,並深入探討其實際應用性。

以幾何圖形發想來建構覆蓋方格數之演算法—探究台灣AED設置數量與分佈

AED(Automated External Defibrillator),中文稱為「自動體外心臟電擊去顫器」,是一台能 夠自動偵測傷病患心律脈搏、並施以電擊使心臟恢復正常運作的儀器,因此傷病患的存活往往是和時間和死神的賽跑,如果將AED設置於人潮眾多的公共場所,供民眾搶救時使用,可降低該類傷病患到院前死亡率。 本研究是以政府資料開放平臺網提供的AED位置資訊,將資料導入地理資訊系統(QGIS),呈現實際分佈狀況之網格化的結果,因應台灣行政區域的不同形狀,試圖探究數學上所學的幾何圖形,利用數學原理來設計覆蓋方格總數的演算法,藉此找出覆蓋的範圍內,是否需要再增設AED裝置,提供一既有效率且平均的急救體系。

未知環境中自主探勘、定位及導航之整合系統

本研究透過ROS(機器人運作系統)實作一個能自由探勘且進行SLAM (同步定位及地圖構建),且使用自身建構出的地圖進行導航任務之機器人系統。將探勘與定位領域結合,機器人便可以在面對完全未知的環境有一套應對措施。利用ROS機體與程式軟體分離的優點,本研究開發出的系統可以運用於任何能安裝ROS或與ROS連結之機體,供各式各樣的服務做為一系統性的路徑規劃器及運動基座。並探討此系統擅長及較不適用的環境,呈現目前機器人系統的運作能力。而日後在各區塊的技術精進,都能分別套用在此系統上,而不需要重新建構整個架構。

一葉知秋、一膜知熟——製備複合光子晶體薄膜及探討乙烯催熟水果

本研究透過多孔性薄膜因孔洞內物質比例變化所造成的光譜波峰位置改變之特性,來吸附乙烯-酒精溶液,以用於檢測無法輕易從表皮得知其成熟度之水果。首先利用具有可有效吸附酒精之官能基的甲基丙烯酸-2-羥基乙酯(HEMA)高分子及乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)高分子製成複合高分子薄膜,並利用其吸附乙烯-酒精溶液,放置至尚未催熟之青綠色香蕉旁,觀察香蕉成熟情形。再利用紫外線光譜儀檢測薄膜之波峰位置,並將波長數值代入公式λ=2nd sin⁡θ求出薄膜內所剩的乙烯體積百分比,並對應出香蕉被催熟的情形。

Co-movement!秋颱共伴效應之深入探討

共伴效應發生的颱風時常帶來嚴重災情,促使我們投入對秋颱共伴效應的分析。利用地面風場、輻合輻散場、衛星雲圖、測站氣壓雨量等統計資料以及颱風路徑等資料分析後,顯示在中央氣象局分類的五號、六號、九號路徑的颱風,發生共伴效應的比例較其他路經之颱風高。在風場與輻合輻散場之比較得知共伴會隨著颱風環流與東北季風相對位置的接近而產生增強的現象,再用地面天氣圖與雨量統計資料確認高壓靠海導致東北季風含水氣量的增加也會加強共伴雲帶的降水。利用十幾個颱風與六個測站雨量與風向的變化結果相互比較後,得知地形與風向效應也會導致當地瞬時以及總降雨量的增減,而風向與地形走向之夾角越趨近於垂直影響雨量的效果則越顯著。

水也來硬的?—『軟硬水』大比拼

水是人生存的必須物,然而不同的水質硬度卻影響著生活中的很多事,既然要喝要用,我們藉由這次研究好好一窺究竟。 水硬度的檢測方式很多,一般實驗室裡常用EDTA滴定法,優點較為精確,但日常生活中不易取得,且配藥過程較為繁複。我們發現導電度計、TDS是在電子儀器材料行常出現的簡易檢測儀器,甚至小米公司也研發簡易攜帶型TDS計,便宜易取得。另外,水族業常用的GH硬水檢測,微量的滴劑即可快速檢測。 本文分為三大主軸方向,先利用標準濃度硬水觀察導電度、TDS、GH的趨勢,接著探討硬水與清潔劑的關係與油的乳化現象。最後再探討其他應用,泡咖啡濃度是否有影響,同時考量鈣鹽、鎂鹽的不同,來尋找出一個合適的用水質硬度。

「膜」力無窮-量子點薄膜應用發想及探討

本研究是分別利用細胞粉碎及磁石攪拌兩種方式,混合不同濃度的量子點前驅物,做成多種發光強度的量子點薄膜,並探討其對發光效率的影響。研究中藉由調整前驅物之濃度以控制量子點的發光效率。此外,為達到量子點長時間穩定的需求,實驗中在量子點溶液中加入高分子聚合物-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中,並且順利製造出實驗期待的綠光量子點膜。 藉由探討量子點濃度及實驗中的變因對量子點薄膜之發光強度、發光效率的影響,最後以藍光LED激發100μl的細胞粉碎綠量子點薄膜,再加入紅光,成功混合出白光。 研究結果顯示量子點薄膜混合出的白光色彩更飽和、色域更廣。期待未來有機會應用在新制顯示器如投影機、電腦螢幕等應用。