第58屆--民國107年

目前教學界對於實驗的重視度提高，但由於市面上的分光光度計本身過於昂貴，導致許多校園無法提供資源，為了讓學生以不影響實驗及金錢的前提下，本研究以Arduino取代，搭配3D列印製造出分光光度計，以不同顏色的光，相異波長的透光性測出細菌的數量，將得到的數值對比市面上分光光度計所測得的數據，以辨識出哪一種波長最適合用來檢測。 主題上大致分為研究與與實驗兩個部分:(一)研究如何使用Arduino微控制器和CJMCU101光感測器組裝出分光光度計;(二)培養大腸桿菌，作為實驗對象再以相異顏色的光照射，並將實驗結果與市面上的分光光度計的數據相比對。而經由實驗結果所得的數據對比可以得知，我們所製造的儀器可以一定程度上的取代市售的分光光度計。

自然課本在摩擦力單元提示三個概念，分別是一、「粗糙面的摩擦力比光滑面大」；二、「水會降低介面間的摩擦力」；三、「介面接觸面積大小與摩擦力大小無關」。本研究發現這些概念與生活物理現象不完全相同，故進行實證研究，歸納研究結論如下： 一、微觀角度中，介面間實際接觸面積越大，摩擦力越大。 二、在無塵且無水分的前提下，兩接觸介面的摩擦力為「光滑/光滑」介面大於「光滑/粗糙」介面。「粗糙/粗糙」介面大於「光滑/粗糙」。 三、兩接觸介面間若有灰塵存在，通常會降低摩擦力。 四、兩接觸介面間大量水分會降低摩擦力；少量水分反而會增加摩擦力。 五、粗糙介面的紋路若不連貫無法排水，在多水情境時防滑效果較差。

因為對夾娃娃感興趣，吸引我們開始研究如何用一些符合科學原理的方法，增加抓取成功的機率。我們發現，原來娃娃機台的落爪設定是我們用一般「直上直下」方式，抓取娃娃怎麼樣都不會成功的原因，還發現了夾娃娃機可以藉由調整防甩片、擋板高度、爪套、轉爪…等方式增加抓取的難度。於是我們思考了一些符合科學原理的破解方式，例如：甩爪、倒爪、捏爪、頂抽、翻、逆推等方式，希望增加待夾物的出貨機率，並經由各種設置的情境中得到驗證。

原理 : NH4Cl + NaNO2=>N2 + 2H2O + NaCl 反應速率：R=k[NH4Cl]m[NaNO2]n 活化能: k=Ae-Ea/RT 本實驗以NH4Cl及NaNO2的水溶液為主要反應物製造氮氣，測量出此反應之基本數據後，再以NH4Br或KNO2取代原反應物，探討不同離子、濃度、溫度......對產生氮氣之反應速率的影響。 實驗中，我們發現溫度及濃度為影響反應速率的主要因素，藉由實驗數據亦可得知此反應R=k[NH4Cl]1[NaNO2]1 為二級反應。再由計算出的反應速率常數，可算出反應活化能，並由此得知反應速率與溫度的關係。均相反應中依碰撞學說所說，反應物濃度愈高，總碰撞次數及有效碰撞的機會愈多，故速率愈快。

你相信流體可以用來減速嗎？非牛頓流體具有很特別的性質，我們希望能應用它來製作腳踏車的減速帶。首先，我們分別以玉米粉、太白粉、地瓜粉、在來米粉與水混合，發現在來米粉溶液無法形成非牛頓流體。進一步，我們量測不同混和比例的非牛頓流體對鋼珠的減速作用，得知玉米粉:水3:2、太白粉:水3:2與地瓜粉:水6:5(重量比)有最佳的減速效果，以此最佳比例自製減速帶，測試它們對腳踏車的減速效果。實驗數據顯示，當腳踏車車速越快時，非牛頓流體減速帶的減速效果越好。玉米粉溶液做成的減速帶對腳踏車的減速效果最佳。減速帶鋪設的數量越多(2、4、6與8個)、間隔的距離越短(100cm、50cm與25cm時)、高度越高(1.5cm與2.5cm)減速效果越好。

市售羽球發球機價格十分昂貴，所以我們想製作便宜又實用的「羽球發球機」。老師曾提到「力」可以讓物體運動，在資料收集和討論後，畫出設計圖並製作。 過程中遭遇許多挑戰，但我們都一一克服。為了讓羽球發球機功能更完善，經過不斷研究和改良，最後製作出自動送球機和自動夾取機，讓羽球可以自動發球。此外，我們還進行改變不同電壓、改變發射臺角度、改變發球機高度和改變不同電流的實驗，以找出羽球最佳的飛行距離。 實驗結果，羽球發球機放置高度140公分，發射臺傾斜35度，並以3號小馬達在電壓12V電流1.5A下運轉，羽球飛行的距離最遠。最後還將製作成本低廉的「羽球發球機」實際應用於練習，既方便又實用呢！

本研究在探討長腳捷蟻的生態及防治方法，研究地點在本校園內，研究時間從2017年8月底到2018年4月，共進行9個月。長腳捷蟻是屬於遷徙性高的螞蟻，蟻巢中有多蟻后，特徵是明顯的長腳與觸角以及在受到干擾時的瘋狂舉動（也因此有狂蟻的稱號）。驚擾時的爬速每秒移動約5.40cm;其蟻橋間隙的極限是17mm，偏好吃食有受傷的食餌，較快被搬走。長捷的攻擊模式會先用大顎咬，再舉起腹部噴蟻酸攻擊，會多隻輪流噴蟻酸攻擊，被噴蟻酸的螞蟻最後會死亡。同種間不同區域的長捷都無互相攻擊;也無爭食現象;也會進入不同區域的蟻巢口，我們推論本校區長腳捷蟻的族群是一個龐大的超級聚落（Supercolony）。以3%的硼砂糖水濃度防治效果最好，驅離效果以10%的明星花露水水溶液最佳。

本研究以實作字體風格轉換的生成對抗網路模型為動機，將Conditional GAN當作模型的基礎，探討pix2pix模型及其他研究的一些方法對模型會產生甚麼影響，以得出能最優化預測成效的深度學習模型。 首先進行的是前處理的步驟，將字體的truetype檔案轉換成模型輸入的jpeg檔，再以生成器（Generator）和判別器（Discriminator）建立Condional GAN的基礎模型，然後探討加入U-Net、Category Embedding等方法，以及訓練資料集大小對模型造成的影響，最後實作整合的pix2pix模型和CycleGAN模型進行比較。 經過實驗後發現，U-Net和Category Embedding都對模型的預測成果有所幫助，而使用越多字體進行訓練會有越好的成效。另外，對相似的字體而言，CycleGAN的效果較好，而對兩種風格差異較大的字體則需用Category Embedding的方式，融入更多字體進行訓練以達到更好的成效。

本次的研究主題是由井字棋延伸而成的桌遊3×3奇雞連連及4×4「棋」蹟連連。我們想要在不同格數棋盤以及不同類型棋子種類的情況下，分析其遊戲邏輯。我們的研究方式是將棋子依照規律，先手放在棋盤上的各種位置，再接著依照當下最好的選擇出棋，我們分析了井字棋、3×3奇「雞」連連及4×4「棋」蹟連連的各種遊戲局面，以及三種遊戲中不同種棋型的比較，並且找出格數與和局關聯的公式。

聽說窗簾可能有吸音及隔音效果，但真的嗎？ 研究顯示：(1)窗簾材料：吸+隔音效果為棉質>麻質>塑膠質>厚棉>紗質>海報紙>雙面質 (2)窗簾厚度與吸音呈正相關與隔音呈負相關 (3)窗簾孔隙面積與吸、隔音都呈負相關 (4)牆面的窗簾數與吸、隔音都呈正相關 (5)對稱H型擺設雙牆窗簾吸、隔音都比連續L型好 (6)窗簾波折高度與吸、隔音都呈正相關，波折高度≥10cm吸音效果好 (7)窗簾波折間距6~7cm吸+隔音效果好 (8)窗簾到牆距離與吸音呈正相關與隔音呈負相關；到牆距離3cm處有最佳吸音效果 (9)多層窗簾有吸、隔音效果，以2層為最佳 (10)窗簾含水量與吸、隔音量折減率呈正相關，棉質窗簾含水量168％為最佳吸音含水量。 窗簾改善噪音是有效，理想吸音可減42 dBA及隔音可減139 dBA。