第58屆--民國107年

本研究以不易理解的南管音樂為主軸結合黃金比例，嘗試用科學方法解釋被稱為外星音樂的南管樂。不少中世紀的科學家研究過科學與音樂間的關係，也針對南管樂探討，設計多種方法驗證，推算比較各項比值是否符合黃金比例，並運用數值標準化、圖形化分析及電腦軟體輔助，設計出南管推廣APP。此研究中，我們使用多種方法檢測，發現南管音樂20首、古典音樂、流行音樂各10首中，符合黃金比例百分比分別為：50%（10首）、50%（5首）、60%（6首）。也得到經典樂曲符合黃金比例值頗高的結論。最後，我們利用實驗中較為可行方法製作南管推廣APP，除了讓南管老師在評分上有科學化的數據參考，也希望讓更多人接受特殊的南管音樂。

我們先從梳子壩的認識與華山探勘著手，實察地質、梳子壩防治工法與嵙角溪野溪 (第一部分)。模擬土石流研究梳子壩在不同水量及砂量的透石、砂效果(實驗一、二)，發現梳子壩後方的砂不易透出(實驗三)。接著我們模擬已淤積砂和石的壩體持續沖水，加入粒徑較大的碎石，透砂率明顯降低，找到了梳子壩輸砂的盲點，並推理縫隙模型(實驗四)。為了降淤，我們追加模擬鋼管壩實驗，以相同條件沖水與降壩體，發現鋼管壩抵擋土石流，後續可讓淤積的壩體透砂透石，實驗數據顯示比對梳子壩效果好太多；另外藉著降低壩體運作模式，結果能清空壩前土石。期待真實防治工法也能多採取此模式，讓整治的溪流自然降淤高，恢復到流暢的野溪型態(實驗五)。

本研究探討北蔥(Allium schoenoprasum Linn.)在播種前與播種後經Wifi照射處理72小時，是否對種子萌發與胚根的生長造成影響。本研究利用Wifi分享器與ESP8266無線網卡建置具有2.4GHz 電磁波的環境，發現北蔥種子經Wifi處理後，萌發率和胚根的生長均受到抑制。本研究以澱粉洋菜膠與dns試劑二種方式檢測澱粉酶活性，發現經過Wifi處理的種子澱粉酶活性皆降低。透過醋酸地衣紅細胞染色觀察細胞分裂，觀察到對照組胚根正在進行細胞分裂的數量較經Wifi處理的實驗組數量多。

買房子對大多數人來說，是人生一件極為重要的事，除了價格因素之外，家族中數代的成員都可能在這個房子中成長，選擇一間「舒適」的房子，對自己、甚至後代子孫都會造成深遠的影響，因此，必須考慮多項的因素。 在這個研究主題之中，我們會以「房子的方位」，來探討四季代表日中，日照對房子「溫度」的影響，並考量到夏天時的「西南風」所帶來的「水氣」，冬天時的「東北風」所帶來的「寒風」，藉由數據中去探討「房子在每個方位」的優劣點。 最後利用實驗數據和討論的結果，製作出一個「選屋」的參考表，在選擇房子時，能依「房子的方位」與「周遭地形環境」來考量，使選屋時能多一項參考的資料，讓這個人生重大的選擇，能夠更盡善盡美。

本研究利用自製輕薄且方便的薄膜電池，以鋅粉及鋅膠帶為負極、二氧化錳為正極，探討影響電池電流及電壓的因素，並製備可串聯的薄膜電池。目前研發之最佳電池單顆電壓已可達1.5V，當使用酸性的氯化銨電解液時，電壓優於使用氫氧化鈉之鹼性電解液電池；而電池負極採用鋅膠帶時，電壓及電流也明顯高於使用鋅漿料之電池；電極間距所取寬度為3.5mm之電池的電壓及電流最高；而當電極本身寬度為0.5mm時，電壓於數據中顯示為最高。進一步將電池串聯後，發現兩顆電池已可驅動基本電子元件，而串聯五顆電池之電壓平均更可達7.3V，效益與市售電池相仿，但所占體積卻輕薄許多。本研究未來將繼續探討影響薄膜電池的各種因素及在生活中的可應用性。

玉米黏土是德國票選10年內最安全的玩具之一，因此受到很多家長關注，但是不能重複使用，十分可惜，於是我們想要分析它的成份，進而找出自製玉米黏土的方法，所以開始一連串的化學檢驗------澱粉、史萊姆都是我們想到的分析對象，到後來學習查詢FDA法規網站得到”硼碘反應”可以檢驗PVA，又遇到澱粉干擾的問題，直到在網路上找尋到澱粉水解的方式才獲得解決。 我們發現：要成功檢驗食品中的PVA濃度，只需要2種試劑，而且這是可以備於家中的檢驗試劑。至於製作玉米黏土的方法，我們從做米餅開始，結果做出來的成品是沒有彈性的，所以後來我們創造了自己的麵粉黏土，優點是可以熟食，也可以揉捏塑形，但是保存期限不長。

我們透過野外及自製觀察器的方式觀察臺灣八星虎甲蟲幼蟲獵捕螞蟻，並分析其生物力學現象。研究發現幼蟲獵捕螞蟻分成「埋伏」、「彈出」、「拉回」三個步驟。所展現的生物力學如下： 一、 埋伏時採用多支點分散重量策略：透過上唇、前足(*2)、第五腹節(倒鉤)及腹部尾端等五個構造做為支點，讓幼蟲能長時間埋伏在隧道口。 二、 獵捕螞蟻時採變形彈力策略：幼蟲等螞蟻趨近至0.84公分時，快速拉直6-10腹節，藉此產生變形彈力，將頭、胸及1-4腹節以10.221公分/秒的速率彈出隧道。 我們觀察到第五腹節倒鉤可能在幼蟲彈出隧道時扮演重要的施力角色，因此目前正設計實驗進行觀察驗證，期望在國展競賽時能導出實驗結論，分享給對此議題有興趣的研究者。

本研究針對LED與雷射筆進行探究，並歸納出一些特別的性質，探討通電的特性與類太陽能板的性質。我們意外發現市售綠光雷射筆，發出的光線經光譜儀可以確定除了綠光波長，還有紅外光，綠光雷射筆是由共振腔與增益介質共同組成，對照紅光與藍光雷射筆，發現紅藍光雷射筆就是LED光源，我們以紅藍綠三色的LED燈源以光柵實驗，配合I-V曲線的量測到的閾值電壓，再用本科展所發現的方法可以有系統的細部區別紅光與藍光雷射筆的材料特性。 此外，我們自行製作了LED陣列當作實驗儀器，來測量LED照光的通電I-V曲線。實驗結果所量到的短路電流Isc遠小於一般市售的太陽能電池，是因為LED為了提升發光效率，在PN結的位置有許多的量子井，以利電子和電洞結合放出光子。

一般在繪製2D逐格動畫時，在真實與誇張之間要拿捏一個好的平衡點相當不容易，尤其是當您不熟悉物理力學原理時，在運動軌跡的決定上就會毫無依據。此研究藉由對於物理力學原理的探索，思考哪些理論是動畫世界中仍然必須依循的，整理與推導出幾項實用的公式，並將公式寫入Excel表格，利用圖表的方式顯示出符合物理原理的運動軌跡，提供做為作動畫時參考的準則。我們完成的Excel表單，可以稱為是初級版的2D的動畫物理引擎工具。實驗利用兩組動畫的比較，一組是在自習物理力學原理前繪製的，當時完全憑經驗與想像；另一組則是靠我們製作的工具輔助才繪製完成的。可以看出後者的動畫作品不但不失原本的生動感，且動作更流暢並令人信服。

本實驗研究蕈菇如同植物具有「向地性」，蕈柄生長過程受到地心引力刺激會產生「背地一站」現象。我們利用柳松菇太空包以倒立方式發現蕈柄彎曲角度可超過150度，彎曲生長主要發生在距離蕈柄頂端20-30%處，因為近地側細胞生長相較遠地側大約有2倍長度的差異，和遠地側有較大的重力生長曲率，造成蕈柄得以發生背地彎曲；當完全切除蕈帽則無法表現「向地性」，我們推測蕈帽和蕈柄間的細胞似乎可以感應重力刺激，使蕈柄得以「背地一站」以利散播孢子。我們進一步自製離心器，以旋轉方式改變重力場強度，發現蕈菇子實體「向地性」表現強度產生改變，我們期待本實驗的重力向量對蕈菇發育的基礎研究可以應用於失重的外太空培植之可能價值用途。