全國中小學科展

依相關評語查詢

團隊合作獎

安西教練 - 教你投空心

本研究結合程式設計與運動科學,開發以Python為核心的投籃訓練輔助系統,用科學方法分析籃球投籃曲線數據,建立具回饋的訓練工具,幫助學生個人化訓練與提升表現。 研究採OpenCV電腦視覺技術追蹤籃球飛行軌跡,透過背景相減法,成功記錄了102顆 空心球的投籃軌跡座標,得到出手角度(平均49.35°)、入框角度(平均41.57°)及拋物線最高點(平均3.51公尺)等關鍵數據,並借助ChatGPT釐清分析方向與角度計算公式。 本研究利用攝影裝置結合電腦視覺分析,精準記錄投籃軌跡,透過數據分析得出空心球投籃的具體角度與軌跡特徵,成功建構以Python為 核心的投籃訓練輔助系統,為科學化訓練提供輔助機制,未來可擴展系統功能,納入更多參數或運動型態分析,提升系統的泛用性與準確度。

探討國中教材之酯化反應連結皂化反應的可行性與原理解析

本研究針對國中教材中酯化反應與皂化反應缺乏連結問題,設計並優化整合性實驗流程。在實驗中,發現皂化後鹽析存在「飽和點」,添加 100 mL 飽和食鹽水,十六酸鈉反應收率 193%,但增至 150 mL 時產量趨緩。為解析此現象,以 DLS 動態光散射技術,結果顯示十二酸鈉、十四酸鈉可形成微胞,十六酸鈉因溶解度低,微胞形成效果不佳。用 DLVO 理論分析粒子間作用力,補充教材的鹽析理論解釋。氫氧化鈉濃度影響方面,2 M 獲高反應收率(十二酸鈉 528%)但含水率較高,8 M 純度較佳但反應收率降低。以氯化鎂鹽析時生成脂肪酸鎂(反應收率 129%),顯示鹽類選擇亦影響最終產物。透過本研究建立了酯化、純化與皂化優化流程,期望為教材提供更具探究與應用性的參考。

進化吧!種子炸彈-種子球成分之研究及改良

本研究探討種子球可應用在災後裸露坡地之植被復育。初期配方採培養土和黏質土進行初步實驗,後針對0403 地震裸露坡地的狀態,故改良種子球成分目的提升保水性與黏著性。研究發現土壤添加天然聚合物於前三日均能提升種子球之保水力,土壤加入海藻酸鈉(SA0.5)後水分保留能力顯著,3天內保水度較對照組差異達9.32%,5天內差異達2.55%。土壤濕度最高時,海藻酸鈉配方(SA0.8)黏著性表現出色可承重達150公克。此外,海藻酸鈉與甲基纖維素 (SA+MC)混合配方在黏著度上亦有出色表現,適用於坡度較陡或岩石較多的裸露坡地進行種子球投擲。本實驗之 種子球改良配方,有助於提升偏遠或難以到達的山林地植被之恢復效率,針對災後環境修復或可提供解方。

鋁鎂生物炭的材料轉化與應用:從離子吸附到光催化降解的水體淨化策略

本研究自製鋁鎂改質生物炭,應用於吸附三種常見水污染物:磷酸根、亞甲藍與阿特拉津。透過鋁與鎂的共沉澱反應,在生物炭表面生成具正電層的層狀雙氫氧化物(LDHs),有效提升吸附能力。實驗結果顯示,鋁鎂生物炭對磷酸根、亞甲藍與阿特拉津皆展現優異的吸附能力,在180分鐘內的去除率分別達94.8%、89.3%、94.1%,動力學分析皆較符合擬二階模型,顯示吸附以化學作用為主,其中阿特拉津亦符合Langmuir等溫線,推測為單層吸附。我們進一步將二氧化鈦負載於材料上進行光催化測試,在紫外光照下亞甲藍去除率提升逾50%。本研究自製的鋁鎂生物炭對多種污染物皆具高效去除能力,更結合TiO₂對汙染物進行分解。展現出吸附與光催化雙效潛力,具水體淨化的應用前景。

貉不貉胃口–探討貉藻受不同鹽類及物理性微粒的影響

本研究探討不同鹽類與物理性微粒對貉藻褪色現象之影響與物質吸收情形。我們觀察到捕蟲囊表皮細胞有三種主要腺體,分別是內表皮的消化腺轉移細胞、四爪腺毛和外表皮的雙歧毛狀體。從餵食水蚤實驗中發現,貉藻不會主動閉合,因此以離心方式使捕蟲囊閉合住紅墨水,再記錄其褪色比例;過程中並推論捕食、分泌與吸收應為三個不同階段。鹽類半小時內,高濃度環境可加速褪色;實驗中PVC被觀察到可能吸附到葉柄,另外,一小時內,囊內、外有中濃度微粒也會加速褪色。由褪色實驗亦可證實外表皮的雙歧毛狀體對外在環境,不論是對鹽類滲透反應或是微粒的擴散作用,都具偵測能力。未來若能深入了解其囊體構造與觸發機制,將有助於仿生開闔裝置之研發。

當榴槤蜜嫁給波羅蜜-探討不同嫁接方法的存活率

本研究主要探討不同嫁接方式對波羅蜜與榴槤蜜存活率之影響。研究採切接與芽接兩種方式,搭配留白、催芽及形成層對齊三種技巧進行比較。結果顯示:在25度C下,採用切接法搭配催芽及形成層對齊技術,可使存活率達70%,高於傳統方法的30%。此創新技術能使存活率提升約2.3倍。再者,觀察顯微鏡切片,發現砧木與接穗之形成層會相連在一起,並產生增生組織 ,故形成層對齊是植株存活的主因。另外,接穗催芽後可減少發芽天數, 降低病蟲害、環境變化等外在風險,讓存活率更高。 相對而言,嫁接 失敗的顯微鏡切片可觀察到 嫁接部位有腐爛、發黑與缺水。 據此,形成層對齊攸關養分與水分的輸送,是植株存活的關鍵因素,值得重視和使用。

「正」「和」我意——正2n邊形頂點連線性質研究

本研究的原題目是在網路上看到證明兩正六邊形頂點連線所形成的長度平方和相等的關係,這份研究將此題推廣到了所有正2n邊形上,而後又推廣到了面積,探討了面積多次方和的關係,最後我們又發現了這些性質在pn邊形上也都成立。 研究中利用了架設坐標系來表示圖形,再利用各種方法簡化算式。文中的證明多用到三角函數的性質以及轉化為複數的表示法以得出結論。 文中最終證明出對於兩個正pn邊形,他們的頂點連線所劃分的區域分組後可形成次方和相等,以及這些連線分組後具有偶數和相等的性質。

「絲溼有幾種?」—以蜘蛛絲在環境濕度變化時的電阻值差異來探究其生物學上的意義

本研究採用11種53隻蜘蛛的框架絲與築巢絲為材料,利用電學設備以電訊號偵測蜘蛛絲對環境濕度變化的電阻反應。實驗使用自行設計的器材與方法,將蜘蛛絲並聯後記錄其在相對溼度40%至90%的區間內的電阻值變化並作圖分析。結果發現所有蜘蛛絲在低濕度時電阻值都偏高,直到絕對溼度在10g/𝑚3左右電阻才會開始下降。由實驗所得的數據發現不同種類蜘蛛絲的「電阻–溼度趨勢圖」都不同,此結果說明同為蛋白質材質的蜘蛛絲,在親緣關係相近的蜘蛛中,其蜘蛛絲的電阻特性與濕度反應也有很大的種間差異。希冀本實驗結果能對未來仿生學與生態演化生物學議題上,如蜘蛛絲在環境感測之應用與蜘蛛絲蛋白質特性之演化等相關研究做出貢獻。

電來又電去-微型霍夫曼電解在環境中的應用

本研究設計一款低成本的微型霍夫曼電解水裝置及氫氧燃料電池,僅需約20~30毫升的電解液,除了完成各種電解變因的探究,也準確量測法拉第常數及亞佛加厥常數 。 因應綠色永續,收集電解產生的潔淨能源氫氣,並研究增加電池放電效果,包括電極直徑、碳棒淬火次數、電極距離、電解質種類與濃度、添加活性碳粉等,充電5伏特,時間5分鐘後負載馬達轉動20分鐘達4倍使用時間。進一步利用太陽能作為電力來源,以此為單電池串聯3個電池可提供約5.6V電壓,使紅光LED持續運作15分鐘以上。 利用電解法,可回收溶液中的重金屬銅離子,免去強鹼的使用,回收率的探究發現通入的電流強度愈高、溶液溫度愈低或添加螯合劑,會造成回收率下滑。

見「微」知著大解謎:探究校園微氣候的奧秘

本研究是透過2個月的校園實際調查,來探究校園各地點的微氣候,以及風對校園各地點微氣候的影響,並分析影響各地點微氣候的因素,最後找出校園內最舒適的地點。研究結果發現: 1.建築物包圍的地區溫度較低;日照長、風速低的地點則溫度較高。 2.離建築物遠,風速較強。 3.建築物包圍的地區濕度較高,操場上風速高則濕度低,有植物的地點相對濕度較高,但是有日照的地點 反而會降低相對濕度。 4.風速高的時候,校園內各地點的溫度都會稍微上升,濕度會降低。 5.溫度越高,體感溫度越高;風速越高,體感溫度越低;環境不同會調節濕度,間接影響體感溫度。 6.有建築物或樹木的地方,都是體感溫度較舒適的地點。