全國中小學科展

依全國中小學科展屆次查詢

依相關評語查詢

探究精神獎

滾滾沙塵~探討不同因素對土石崩塌的影響

本研究透過資料蒐集了解臺灣邊坡土石概況,得知臺灣約有50%的土地,坡度都在40°以上,山坡多且地勢陡峭,因此山坡地災害層出不窮。 經設計實驗探究發現:泥沙適量含水可以增加安定角,使泥沙在坡地上較不易掉落,實驗中以顆粒0.21-0.42mm的中砂安定角最大。而混合不同顆粒大小的泥沙及有坡腳的山坡地也可以增加坡地的安定角。當山坡屬順向坡時,土石較不穩定,而加設岩錨可以增加土石的穩定性。 另外,發現震動次數越多及震動力量越大,泥沙掉落量會較多;當山坡坡度達到約35°時,地面震動會有較明顯的影響,土石掉落量也會較多。 最後建議:在順向坡位置,或地震發生頻繁、交通流量大及超過35°坡度的山坡地附近都較可能出現土石崩塌情況,應適度做防範。

看得見聲音?—以傅立葉轉換應用聲紋辨識及判讀警示音訊息

沒注意到警報聲往往使人錯過黃金逃命時間,對聽障者或聽力衰退的老人而言,更是不容忽視的問題。本研究嘗試編寫辨識說話者程式,先用人聲找出辨識特徵方法,以傅立葉轉換得到音檔頻率,再用兩種方法擷取特徵來辨識說話者,得知不同參數對準確率的影響,進而實際應用於辨識警示音。 本研究錄製資料庫和測試資料音檔,建立說話特徵後,分析測試資料特徵,與每人資料庫特徵做比對,判斷說話者是誰。結果顯示,一個音檔中取出越多頻率為特徵對準確率沒有明顯影響。將音檔切為小段分析,對準確率影響較明顯,且每個小段音檔長0.02秒到0.05秒有最高的準確率。找出合適的變因後,在辨識警示音上準確率達100%,並將以Arduino連接LED與LCD螢幕,讓聽障者看得見聲音。

大蜆神威-初探蜆在魚菜共生系統中的應用

本研究透過文獻探討與訪談後,透過開發黃金蜆的功能,期望建構一個能在校園水生池進行的永續蜆魚菜共生系統,透過實驗與文獻得知,一個50000公升的校園水生池蜆魚菜系統,等同於一棵成年樟樹的固碳量,且通過實驗可知,若通入二氧化碳,還能提高蜆的存活率;即便死去的蜆殼也能成為土壤改良劑改善校園種植環境;使用蜆殼也能燒製成市售的蔬果清潔劑。此外,本研究亦針對虹吸系統、二氧化碳發生系統、水耕植棉進行改良,提供未來相關實驗與校園種植參考利用。

數位彩色參數測量溶液性質

本研究探討溶液顏色與色彩參數RGB 值關係,在測量裝置開發上:光源上採用平板螢幕發光,讓試管色彩數值均勻,也可調整入射光強度與種類。在容器上,以方試管改善圓試管的不均勻吸收。以五層(長)試管,驗證多層數、高濃度,對應RGB 值會規律下降。所設計的裝置與手機 colormeterapp方法,可即時、簡單地測量方框內色彩參數平均值。以上設計已成功提供有色化學反應研究。 以此新設計,研究6 種指示劑酸鹼變色,將指示劑分類,並找出分子結構與 RGB 值關係。也成功應用在化學反應速率測量上。這發展出的方法裝 置,能應用在生活上,藉由將色彩變化定量,來解決許多問題。

燈下藍~自製燈箱的藍曬研究

本研究在利用實驗法了解影響藍曬圖效果的因素。為使光源穩定且可操縱光源強度,故自製藍曬燈箱進行實驗;為客觀表述藍曬圖的品質,以色差儀測量,發現ΔE 值與藍曬圖品質有很好的相關性。 我們用 6 瓶裝紅酒木箱、7 組 T5 UVA 黑燈管、壓克力板隔開燈管與曬布、黑色 橡膠墊阻隔箱子內外光線進出。得到自製燈箱曝曬 15分鐘效果良好,並以此進行實驗。發現布料質量密度大、經緯密度大、單股平紋織法、厚度小有利於藍曬圖品質,而與吸水性、彈性等較無關;感光液在第二天、燈管亮數多時,藍曬圖效果較佳;定色劑以食醋效果最好;並發現藍曬圖不適合印在要常清洗的衣物。研究過程中意外發現感光液在第 30小時左右吸光度最大,表示溶液中檸檬酸根的濃度達到最高。

內分、外分、垂直分,怎麼「分」都好「正」!

1.在正n邊形中作內角k等分角線、外角平分線和原邊上作k'等分垂直線(K,K'>2,K,K'∈ ),這三種直線經各自相交或兩兩搭配後相交得到五種相似正n邊形,其邊長、面積會與原正n邊形間存在規律的關係一般式。 2.承1,內角k等分角線與其外角平分線之交點會連成內外分角正nk邊形,滿足邊數n和k的特定關係式時,才能作出此種正n邊形。 3.原正n邊形的邊或其延長線,恰可平分內外分角正nk邊形和外角邊垂正nk'邊形的邊。 4.內分角正nk邊形、邊垂正nk'邊形和內角邊垂正nk,k'邊形皆會出現五點共圓的情形。 5.承1的五種正n邊形會出現旋轉,其旋轉角度與n、k、k'有關,並有一定的範圍。

就問你「浮」不「浮」:浮球的穩定性討論

我們利用扭蛋製做單軸、分離式及貫通式雙軸浮球模型,進行海水與淡水的載重與吃水深度、配重位置與傾斜角度、造波和回正觀察。發現載重與吃水深度呈線性關係。不同配重位置明顯影響分離式模型的傾斜角度,重心越低,角度越小。貫通式模型易保持正浮,但重心較高者,正浮不穩定,稍受擾動即傾斜。 在造波中發現浮球呈週期性運動,且浮力最大值在波峰,最小值在波谷,相差可達50%~85%。垂直方向運動速率最大值約在平衡位置,垂直位移最大值<2倍波高。 不同配重位置的貫穿式模型以90°傾斜入水,軸頂到重心的距離(L)決定浮球是否回正。本實驗發現全長16cm的模型,L≥11.42cm者,均可回正,L≤11.17cm者,均無法回正,顯示L越大浮球穩定性越高。

浮屋減振定錨設計之研究

本研究目的在找出浮屋定錨系統最佳避振的懸吊系統裝置方式。研究發現串接的定錨設計方式,且上重下輕能有效的減少晃動。在水深度不深的情況下,水下的懸掛物越重(但不可超過浮力)、越深,並且放置在與波前垂直的重心線兩側可以減少許多水平方向的衝擊。經過實驗數據的檢視與物理駐波的討論,發現串接的懸吊系統其懸吊物擺放在節點處可以大大的降低晃動。本研究依據物理公式v=√(F/μ)與v=fλ推算出懸掛物的節點位置,實際安裝後減振率達50%以上。振波藉由繫繩傳遞能量,而配重的定錨在節點處提供繩張力並且穩定的振動,利用繩的振動來消耗振波的能量,繩上的浮球可以降低繩張力並增加振波能量的消耗。文末並提出其他減少晃動的可能性建議。

結合熱感應的寵物訓練機

在多數有毛小孩陪伴的家庭,訓練寵物大小便的問題至為重要,足以影響主人的生活品質。本研究的寵物訓練機以操作制約為理論基礎,透過監測寵物可否在正確位置如廁,再以語音及食物獎勵,強化在正確位置如廁的行為,讓主人可以在機器的輔助下,順利完成寵物的訓練。為辨識排泄物是否在正確的位置,採用熱影像攝影機辨識環境熱源,擷取前後兩張熱影像的差,找出有降溫特性的物體,藉以確定寵物排泄物的位置,準確率將大幅提高。當寵物成功在正確位置如廁時,訓練機立刻啟動獎勵,以樹莓派啟用語音獎勵及藍芽控制零食桶給予獎勵,寵物便可以不用主人親自訓練,便可以達到訓練寵物在正確位置排便的目標。

成雙成對

本作品源自澳洲 AMC 2017 考題,原題要求在8X8方格中塗黑色或白色,但在任一2X2的方格中都需符合2黑2白的要求有幾種排法。 我們用黑、白棋排列方法與前一行相關的特性,找出對偶型連接與自身連接策略,求出原始問題的一般化公式。並延伸至立體方塊時在各方向剖面中皆滿足任意2X2X1的方塊皆有2黑2白的排列數公式。 最後討論以正三角形組成的平行四邊形中,任意4個小正三角形組成的「成雙三角形」中也需符合2黑2白的要求。雖然三角形的組成模式與方格不同,但仍然有排列方法與前一行相關的特性,最終將由三角形組成的2列1行與3列1行的平行四邊形分成數個類型,並求出各類型的相互連接關係,進而找出在2列與3列三角形成雙成對排列數的遞迴關係式。