全國中小學科展

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高級中等學校組

腳踏車龍頭磁浮避震器

這項作品目的在於它是利用壓縮空氣於磁力結合,而柔軟度達到比一般彈簧避震器效果好很多,我們可以運用在課堂上所學『機件原理、電工概論與實習』科目,搭配我們汽車的專業知識去解決我們發現的問題;腳踏車龍頭磁浮避震器的效果為避震器是利用兩枚強力磁鐵相斥與逆止閥原理,內部有些許的小洞,才不會造成避震一下就彈回,能增加舒適、平穩度,有微量壓縮空氣的效果提升避震度,腳踏車在行駛中能夠增加雙重避震的功能、減震效果提升,在緊急煞車時重心變化小,並且減少手腕及肩部的負擔,騎乘上坡輕鬆、下坡平穩,可增加把手操控性,長途行駛也不易疲勞。

別蚤了,我在這—水蚤染色實驗之探究

水蚤是一體型透明的實驗動物,本研究首次發想以食用色素對水蚤進行染色標記。首先,建立簡易的染色方法,水蚤染色24小時後,藍、紅色色素仍存留於消化道內。其次,此色素不影響其生理(心搏、存活率),並利用水蚤被染色後利於影像追蹤之特點,自製運動行為分析裝置,發現染色後對水蚤的運動功能亦無影響。 確立安全且穩定的染色法後,設計以下實驗發展其應用性: (一)探討甲醇對染色水蚤的生理和運動功能之影響,結果顯示甲醇處理會引起水蚤運動障礙和心搏上升。藉此研究期能應用於發展水蚤作為研究甲醇中毒之動物模式。 (二)應用染色水蚤發展生物族群估算-捉放法,本研究首次利用水蚤取代非活體材料進行操作,以增進學生對學習生物之興趣!

接二「連」三

在我們的研究中,先探討給定一個無向圖(undirected graph)並能使圖形必定connected的線段數E的條件,再以此得到圖形connected的機率範圍。我們接著引用已知整數數列A001187(參見參考資料[1])類似的方法來解決隨機圖(Random Graph)的根本問題:給定一個圖G(n, E),假定任兩個點連接的機率是常數p,求出該圖能形成connected的機率。接著我們將前述結論做推廣,假設該圖有兩子圖(subgraph),其中各子圖中的邊,相連的機率分別為p及p1,求出該圖能形成connected的機率。在這個過程中,在限制G(n, E)中最大連通子集的頂點數目下,我們也對於圖形不連通的機率做了許多研究。

異卵離子搞叛逆-探討非共同離子效應

影響化學平衡的因素有很多種,其中在高中化學課本中提到同離子效應,我們想知道,若加入不同種類的離子,是否也會產生類似同離子的「非」共同離子效應。 我們設計以pH值及電導度來測量,了解難溶鹽類的溶解度,選擇有氫氧根的難溶鹽與中性的易溶電解質作為實驗藥品,根據銅離子效應的實驗,推測非共同離子效應會使得溶液溶解度降低,氫氧根濃度下降pH值跟著下降;隨離子濃度減少電導度也會下降。 根據實驗數值,有Ca(OH)2加KCl、Cu(OH)2加KNO3、Ni(OH)2加KNO3的pH值和導電度都有下降趨勢,符合預期中非共同離子效應的結果。 我們未來會用KBr及以Na+為陽離子的強電解質來進行更進一步地確認;針對有色離子做吸收光譜實驗,確認非共同離子效應的存在。

鄰升數在不取代與取代下的均值探討

本文章之最大鄰升數「升頂值q」與「附值點鄰集Ωnp,q」源於都市計畫遊戲「Tower Bloxx」,再由「相鄰數p=4」將q提升至5=p+1。 第一部分,研究「鄰升數總和S(p,q,Ω)」過程中,找出基數覆蓋法、鑲嵌法、通道法、邊角分析法與左右加格法。以矩形鑲嵌拼圖Bm×54,5、Bm×54,5合併上述方式處理Ωm×n4,5,得到 一般式S(4,5,m×n)。 第二部分,定義方格狀點鄰集Vm×np,推廣在p=3,…,8、q=2,…,p,p+1時的S(p,q,m×n)一般式。並利用均值找出「完美填數定理」與「不取代鄰升數總和上界S^(p,q,m×n) 」公式。 第三部分,以Ωm×np,q(0)=Ωm×np,q處理策略繼續尋找「可取代鄰升數總和R(p,q,Ω)」時,同樣發現中心鑲嵌法,再轉化成「匯流魚鱗{Fm'×n'p,q}」與「鋪瓦法〈Fi(tj)〉」找出Ωm×np,q(h)與 一般式R(p,q,m×n)。 第四部分,論述應用方向,並將平面中的Jn(p+1)p,q 應用在輪胎面與球面,改裝部分魔術方塊與定義新玩法。在解決球面填數時,額外發現切割五邊形幾項幾何性質。

自動化影像辨識機械手臂

這次專題以自動化工廠中的機械手臂為題材,並主要結合影像辨識及物聯網雲端存取資料庫系統,來製作我們的專題。影像辨識主要的工作是辨別物品是否有瑕疵,再將辨識後的結果傳至機械手臂及雲端資料庫,而機械手臂會根據影像判斷後的結果進行夾取及分類,來模擬工廠內的情形。

莫利三角形的奇蹟

給定任意一個三角形,三個內角的三等分線兩兩交於三點,此三點形成一個等邊三角形,稱為莫利三角形(First Morley Triangle)。本作品從莫利三角形所牽涉到的三個特殊點開始: First Morley Center (FMC):即莫利三角形的重心。 Second Morley Center:即原三角形與莫利三角形對應頂點間的連線的交點。 Third Morley Center:即原三角形與First Morley Adjunct Triangle對應頂點間的連線的交點。 我們巧妙證明了這三個特殊點共線,並進一步推廣到所有與原三角形的三等分線相關的18個正三角形(ΔDqrErpFpq) 。我們發現這些正三角形都存在對原三角形的Morley Line。除此之外,本作品最重要的成果是證明了: 當p+q+r=0 (mod 3),p-1 q-1 r-1 -FMC在pqr -Morley Line上; 當p+q+r=2 (mod 3),p+1 q+1 r+1 -FMC在pqr -Morley Line上; 並由此建構出在這18個正三角形中的三元組(triad)關係。

牙周病菌影響胰臟癌細胞的免疫調控作用

胰臟癌是台灣十大癌症死因的第八位,根據前人研究發現,小鼠若餵牙周病菌,會加速癌症發展,在癌組織中可找到牙周病菌與白血球浸潤的現象,但是牙周病菌引起的發炎現象與胰臟癌病理機制之關聯並不清楚。本實驗探討牙周病菌、胰臟癌細胞與白血球之間的交互作用,發現 Jurkat T細胞、THP-1等單核球細胞,以及胰臟癌細胞BxPC-3受牙周病菌刺激後,會增加特定趨化因子 (如:CCL-20) 或是細胞激素 (如:IL-1β、TNF-α) 的表現。為探討發炎反應是否影響癌細胞,MTT assay分析發現白血球釋放的因子會促進胰臟癌細胞的生長,瞭解胰臟癌發展的病理機制,未來在預防和治療上,將提供很重要的訊息。

機械導覽車

本研究目的在製作一個可以輔助移動的機械板車,由發出與接受語音指令引導使用者到達指定之位置,接收到指令時導覽車將會自動將預先建立好的資料庫中找尋這件作品的資料以及視覺定位來到達位置。作品採用Google雲端服務進行語音辨識透過辨識的結果,對導覽車進行操控,甚至導航到相關位置。用Speech-to-Text功能播放聊天機器人回應內容。此外作品亦考慮到安全,避免行進過程中對服務對象或周圍民眾造成傷害。透過這樣的一個導覽機器車,可以讓行動不便者,自由的在展場中悠遊。

「莓」你不行-果蠅模式探討莓類萃取物對於奈米銀造成的細胞毒性抑制研究

現今人們利用奈米銀的殺菌功力,然而奈米銀粒子的毒性卻可能引發氧化壓力、細胞凋亡、DNA損傷,甚至死亡。為此,我們利用生活中常見的莓果類,如藍莓內所含的Pterostilbene(紫檀芪)、葡萄內所含的Resveratrol(白藜蘆醇),探討兩種化合物對於奈米銀引發細胞毒性的抑制效果。 首先證實高濃度奈米銀影響果蠅的發育,且誘發細胞凋亡。接著發現加入Pterostilbene和Resveratrol的組別會減緩奈米銀所導致的果蠅發育障礙,且果蠅被奈米銀減少的壽命亦有回升的效果,而Pterostilbene之效果又較Resveratrol佳。雖假設化合物是透過抗氧化途徑去抑制奈米銀造成的果蠅氧化壓力增加,前述實驗中兩者也皆可抑制果蠅的發育遲緩,但抗氧化基因表現的實驗中卻發現只有加入Resveratrol的組別抗氧化基因表現量有明顯上升趨勢,值得深入探討。