全國中小學科展

第57屆--民國106年

”銅”樹銀花

在偶然的機遇下,我們原為盛裝泥狀銅而放在負極下的小瓶子,播成了美麗的〝銅〞樹 銀花。自此開始研究操縱的方法及原理,我們改變不同的變因,包括電解液濃度、電極材質、 液面高度、電壓、電解液溶質等因素,並且探討這些變因對銅樹現象的影響。

38乒 VS. 40乓

2000年世界盃 ITTF發佈訊息將乒乓球比賽用球從38mm改為 40mm,我們實驗探究38mm與40mm乒乓球的差異。彈跳高度30公分時,38mm小球彈跳高度、速度和彈跳係數都低於40mm的大球,兩者在長顆拍面彈跳最高、平面NT拍面彈跳最低;而在60公分的彈跳實驗中,38mm小球的彈跳高度、速度和彈跳係數卻比40mm大球佳,兩者在中顆拍面上彈跳最高、平面NT拍面上彈跳最低。不同拍面上40mm乒乓球摩擦力比較值都大於38mm的乒乓球,平面NT拍面上的摩擦力相差19.56%最多;長顆拍面上摩擦力相差較少只有3.83%的差距。一樣的彈射條件下,38mm乒乓球比40mm乒乓球更能夠彈射出較遠的距離。

不藥煩惱,雲端智慧配藥系統

本研究以物聯網、智慧車與機械手臂等科技,幫助病人能定時、定量的吃藥。系統在送藥的設計上,物聯網的方案,使用「聯發科」的MCS雲端服務,可輕易用網頁或手機介面,連線及管理LineIt ONE控制版,做到無線控制精準配藥;系統亦創意改裝現有市售常見自走車,並搭配紅外線感測功能,使作品能正確無誤的循跡,將藥送給病人;另為提醒病人拿藥,系統加裝LED與蜂鳴器裝置,提供視覺與聽覺的感官刺激,提醒吃藥的時間已到,也增加視訊串流,實現遠端監控功能,整體組合完成雲端智慧配藥系統。本研究的成果在成本、技術或相關的軟硬體的配合難度不高,應可普遍推廣與應用,未來亦可作進一步研究與應用。

棋盤上的飛舞機器人

本研究從圖論的角度探討桌遊「Micro Robots」所引出的相關問題。 第一部分,提出並證明同心圓法、鄰接矩陣元素的加法、鄰接矩陣的乘法,可以計算遊戲地圖中任兩點的最短距離、最短路徑與最短路徑數,分別將三個演算法撰寫Python程式,並比較其功能與時間複雜度。 第二部分,探討遊戲地圖上的參數:兩點平均距離的極值,並引出遊戲地圖設計的問題。 第三部分,探討鄰接矩陣、卡牌矩陣、位置矩陣與地圖的關係,進而提出一套演算法,以處理滿足給定條件地圖之存在性與設計方法,並將演算法撰寫Python程式。

為「構」爭光:金門地區構樹葉形與葉毛之研究

金門在歷經莫蘭蒂颱風後,生態環境改變了。我們從校園散落的構樹葉子中產生好奇,並以葉形及葉毛為探討對象,我們想知道──什麼是構樹? 研究顯示:風災過後的金門構樹數量與分布為增加,並繪製「金門構樹生態地圖」;葉形變化與日照度呈正相關性,透光率與總分裂角度呈正相關性,而葉形平均在總分裂角度34度即可獲得90%以上的透光率;葉下表皮細毛數多於葉上,若刮除細毛,滯塵量、遮光率與溫度都會受到影響,但滯塵並非主要功能;模擬異毛色進行光照,透光率白色>綠色>黑色,每一心形白色葉片可比黑色多2%的反射光。 構樹的分裂葉形幫助透光,葉毛則反射與吸收光線,與植物的生存要素「光」息息相關,說明了為「構」爭光的葉形與葉毛,真聰明!

手機操控汽車車門與點火開關裝置研究

本研究探討並製作如何以手機App來操控汽車裝置開關,並要避免他人也能使用,所以我們靠每個藍芽都有獨特的密碼來防盜。 本研究讓手機App也能帶有汽車鑰匙的功能,使其具有以下特性: (一) 可以避免忘記帶鑰匙時,能以手機來操作汽車裝置。 (二) 使用者自行設定藍芽密碼,不怕他人隨意開啟車門。 (三) 有一定的距離才能開啟車門,這樣就不怕他人趁使用者解鎖車門時盜取訊號。

「粒」竿「線」影-探討市售常見止痛藥對粒線體的影響

響粒線體型態的原因很多,如自由基、溫度、藥物等等,而我們選擇對海拉細胞施以幾種市售 NSAID 止痛藥主要成分:Aspirin、Acetaminophen 及 Mefenamic Acid,並觀察其對粒線體形態和功能的影響。第一部分實驗中,我們得到了粒線體長度會隨著施加藥物濃度的提高而減少,且向細胞核方向聚集的結果。接著,以相同的藥物及細胞種類進行 MTT 細胞活性測定, 和 Trypan Blue 細胞染色實驗,發現粒線體的呼吸作用效率及細胞存活率會隨著藥物濃度提高 而下降。三種藥物中,Mefenamic Acid 的效果最為明顯,於是對其進行了第二部份的實驗:將 Mefenamic Acid 的濃度固定,改變作用於細胞的時間。透過實驗證實了增加藥物作用時間和提高藥物作用濃度對粒線體的影響趨勢相似。

又被騙了 ─ 3D魔方幻圖

3D魔方幻圖指的是一種變形後的平面魔方圖形,它能讓人在某一個位置,透過相機使平面產生立體的效果。我們從網路影片中發現這個有趣的設計,因此,試著分解它的繪圖步驟,並針對3D魔方幻圖本身的繪圖方式和魔方幻圖與相機之間的相對位置進行變因的設計與研究。從研究中發現,3D魔方幻圖就像物體的影子圖,須符合上寬下窄、高度拉長的效果。同時,因為人眼對光、顏色的對比敏感度較高,所以利用背景、陰影、空間的切割的方式都能增加平面圖形變立體的效果。相機位置則直接影響圖形中的高度變化。透過這些因素進一步理解人類的單眼視差和大腦經驗,是讓平面圖變成立體圖的關鍵因素。

「米」花朵朵開_

本研究想要瞭解玉米粒在不同的條件下,形成的爆米花有哪些差異與影響?研究內容主要包含: 一、觀察比較玉米粒爆開前後的各種變化,如顏色、大小、軟硬程度、密度及形狀;二、探討不同缺損狀況的玉米粒能否爆裂成爆米花;三、探討常溫、冷藏及冷凍等不同溫度狀態下,玉米粒爆開的差異情形;四、探討固體糖(二砂糖、冰糖、方糖、精砂糖、黑糖)與液體糖(蜂蜜、楓糖、麥芽糖、果糖、糖漿)對爆米花脆裂度的影響;五、探討不同濃度的糖水溶液對爆米花脆裂度的影響。 以下分別就研究動機、研究目的、研究設備及器材以及研究方法與過程逐一說明,最後並提出本研究結論及建議。

「扇」轉「風」流-橡皮筋風扇船前進因素之探討

我們的實驗目的主要是探討影響橡皮筋風扇船在水面航行距離的因素為何?瞭解其相同船身、相同重量且動力相同時,利用船體的樣式、扇葉的位置、風扇支架位置、扇葉的不同樣式與大小、船頭樣式的各種變化來瞭解影響橡皮筋動力船的行進距離的因素,並進行實驗與探討,來驗證我們的想法,希望能夠掌控一些節能的製作動力船艇技巧,加以應用與了解。