高級中等學校組

我們發現了一項名為氣球炸彈的實驗，經過一些初步的實驗發現氣球的爆炸情況隨著高度上升有規律，起初認為應該是氣球落下至地面時的速度在特定高度會激增或驟減，但經研究後顯示其符合一般空氣阻力的自由落體，而在最後成功歸納出其規律模式並分類。之後我們探討氣球在施放後第一次接觸地面就爆炸時，內容物所需的最小動能，成功推出鋼珠與氣球的物理模型，得出所需最小動能大約正比於鋼珠半徑。

一般會認為，螺絲從斜面上側著釋放後只會直線下滑。然而螺絲的頂端與螺桿有半徑大小之區別，故應該會有別於一般輪軸的運動情形。於是我們以一般的螺絲進行實驗，發現螺絲在斜面上下滑情形大致分為兩類：擺動且不下滑、邊擺動且邊下滑。為了討論螺絲在各種起始條件下的運動情形，我們將螺絲改成3D列印雙輪組，分別操縱雙輪組的大小輪半徑比、軸距、初始角度、總質量、及斜面傾角等變因。我們發現雙輪組的運動情形可以分成三類，第一類為：不下滑且擺角愈來愈小；第二類為：下滑且擺角愈來愈大；第三類為：下滑且擺角愈來愈小。而第一、三類的雙輪組為一阻尼振盪運動；第二類的雙輪組為一反阻尼振盪運動。甚至有些雙輪組會發生有趣的反轉現象。

本作品的特色是以Arduino撰寫程式，透過介面電路將晶片的小電壓轉換成大電壓來控制自製的大型七段顯示器輸出，全部顯示器以掃描技術呈現，平均消耗功率約2~3W，與市場上常見的器材約20W~30W相比是一台極省電的電子計分板，計時基準時脈電路使用開發板上的16 MHz石英震盪器進行設計，實測誤差值低於1%，使用在球場上可以提升賽事品質，體育課的分組活動或校內班際球賽都能獲得如同職業賽事般的競賽氛圍。

本研究將傳統板擦與板擦機進行結合，製作出能及時清理布面的吸塵板擦。我們的實驗測試了板擦各零件結構與材料的效果、自製吸塵板擦使用時空氣品質、板擦布上粉筆灰滯留量、噪音分貝數，而實驗結果證實自製吸塵板擦能夠有效地解決了使用傳統板擦時無法及時清理、粉塵飄散，傳統板擦機使用時噪音過大等問題。本研究不僅努力為師生創造出優質的教學環境，也使板擦能被及時清潔、提高了板擦的清潔效率以降低了粉塵在空中對師生的影響。未來我們希望能夠進一步優化，提高實用性、擦拭效率，並成功在校園中普及化。

本研究探討跳躍圈躍起與跳躍圈滑動的力學條件。首先以剛體力學理論導出平面與斜面上跳躍圈躍起的條件，我們使用雷射切割機自製圓環並以強力磁鐵當作加掛重物，在平面與斜面上進行實驗，手機錄製影片後使用Tracker進行分析，確定跳躍圈躍起的條件γ∙ac∙cosϕ>g與實驗數據吻合。此外在影片中發現跳躍圈在躍起前，會先從純滾動變為滑動，此一現象稱之為純滾動破壞，我們也以剛體力學理論導出了斜面上跳躍圈從純滾動變為滑動的條件，手機錄製影片後使用Tracker進行分析，確定實驗數據與理論公式相符。

我們對內切圓研究一開始是從四邊形出發再延伸到多邊形，而研究的方向有兩個，其中一個是探討圓外切多邊形與圓內接多邊形（即圓與切線交點之切點多邊形）之間的關係。首先得到凸多邊形內切圓的成立條件，依據圓外切多邊形的邊角關係、邊長關係，得到不同的結論；接下來對圓外切四邊形與切點四邊形的關係做分類，並討論這兩種四邊形的面積公式後，進而觀察這兩種四邊形的面積與周長比值的關係，最後衍伸至n邊形，因而得到凸多邊形之面積與周長比值的關係。另一個方向則是由圓外切四邊形與切點四邊形的對角線交點，以及兩四邊形之邊長延伸線的交點、內外頂點延伸線的交點，去探討其共點共線的關係。

本文以單堆拈有關的問題出發，討論當給定首項為1的連續數列，接著再就未刪除、刪除不同長度連續或不連續的數列等條件，觀察結果並找出其必勝策略。在刪除特定數列時，發現必勝點的數量與大小與「刪除的數列的首項」和「刪除的數列的長度」有關，最後將其簡化成公式。

本研究發現桑白皮素（Morusin）可抑制多形性膠質母細胞瘤（Glioblastoma, GBM）的細胞遷移作用，並透過觀察其細胞骨架的變化和NUP62基因表現量的變化，研究可能造成其抑制細胞遷移的機制。 從細胞遷移實驗（Transwell migration assay）觀察到Morusin能抑制GBM細胞的遷移能力，再對其細胞骨架的F-肌動蛋白（F-actin）染色，觀察GBM細胞骨架形態上差異。 接著透過次世代基因定序（NGS），找出受到Morusin影響的基因，並透過查詢文獻探討已被證實與細胞遷移相關的基因。我們發現了NUP62的基因表現量會受到Morusin抑制，且文獻中也提到了其在細胞遷移中的作用。最後透過RT-qPCR和Western Blot確認Morusin處理後的GBM細胞會降低其NUP62的基因表現量。

幹細胞具有自我更新與分化的功能，對於組織修復至關重要，於特化微環境，稱為龕。龕會與幹細胞直接接觸並透過分泌訊息因子維持幹細胞的特性。然而隨著生物老化，龕功能會隨之下降，間接影響幹細胞數量與活性，並導致組織無法修復而衰老。幹細胞如何應對老化龕以及老化對於幹細胞直接影響還不清楚。本研究利用果蠅睪丸生殖幹細胞(GSCs)，探討老化對GSCs流失的影響機制。 實驗室研究發現，當公果蠅老化，一種分泌型胞外基質蛋白Perlecan(Pcan)會在GSC與龕周圍積累，導致GSCs無法直接接觸龕而流失。因此Pcan的累積與老化引發GSC流失是直接相關的，然而Pcan是由哪種細胞分泌目前尚未了解。

本實驗以程式控制雷射光束之觀測角、不同觀察姿勢探討視深的變化，並與教科書的理論做比較，在改變觀察角度下，均證實物體正上方偏向20°的範圍內，教科書中的「簡化公式」誤差尚小，但發現觀察角度大於20°後，觀測角越大則視深呈現多樣的變化，視深近似公式不再適用，建議應做修改或說明。 光經水折射後產生虛像在司乃耳理論下以數學偏微分計算，顯示此虛像(視深)並非固定且與本實驗結果相同，甚至觀測角接近90°，視深呈急速趨於零或緩慢趨於零則與觀測姿勢有關，視深比原來簡化公式複雜，虛像的位置隨著觀測角增加而快速向觀察者移動。並逆向實驗，以水面下觀察地上物，證實理論亦成立，令人不可思議的現象盡在本研究中陸續被挖掘出。