全國中小學科展

第59屆--民國108年

翻滾吧!正方形—探討正方形網格邊上網點構成正方形所生成的相似合法直角三角形數量之最大值。

本研究在探討n×n正方形網格邊上網點構成正方形所生成的相似合法直角三角形數量之最大值及計數方法,藉由觀察、尋找關係與樣式、猜測、檢驗與論證的探究過程,發現透過插旗法、相似三角形的性質、正方形網格的奇偶性及網點構成正方形邊長長度的最大公因數,可發展出n×n正方形網格邊上網點構成正方形所生成的相似合法直角三角形數量最大值之計數方法,並發展出計數公式如下: 一、當n為偶數(2k),其計數公式分為三類: 1.2×2、4×4和6×6 (2k×2k,k=1,2,3時):[(k+1)×(k+1)-(k+1)]×4+k×4。 2.8×8以上(2k×2k,且k為偶數):{[(k-1)+1]×[(k+1)+1]-2}×4+(k-1)×4。 3.8×8以上(2k×2k,且k為奇數):{[(k-1)+1]×[(k+1)+1]-3}×4+(k-1)×4。 二、當n為奇數(2k+1),其計數公式為:{(k+1)×[(k+1)+1]-2}×4+k×4。

抽絲剝繭的新世代嫘祖—棉花糖機的製作及棉花糖潮解探討

在經歷自製十代棉花糖機的過程後,我們將孔徑2mm、洞數192個、孔洞呈螺旋排列的轉盤(放糖容器)組裝在轉速8000 rpm馬達上,然後以酒精燈提供將糖融化的熱源,接著拿起長竹籤收集糖紗,成功自製棉花糖,完成一部組裝簡單、製作量多的棉花糖機。 以各種糖品做成棉花糖時,硬糖方面建議用以檸檬糖為原料做出的棉花糖最快做好。若將白砂糖加上葡萄糖漿、奶油、油(細水柱狀)、油(噴霧狀)融在一起能做出延緩潮解時間的棉花糖,其中又以在棉花糖外噴上微量油霧,能有效隔離外層水氣,效果最好。

追風千里--探討颱風結構受台灣地形的影響

本研究採用氣象局的颱風資料庫2010-2017年間的 8個侵台颱風,進行分析造成雨帶重建的特徵和原因,重要結果如下: 一、未雨帶重建的颱風個案在登台後,受到地形破壞,強回波常有下降的趨勢。但有些未重建的個案,颱風外核區內的雨帶仍有發展的趨勢。 二、有雨帶重建的整體雲系大多分布於颱風中心南側。 三、有雨帶重建的颱風個案第三象限低層與第二象限有風速差異較大(風切強)的現象。 四、2014麥德姆颱風北側的強風速差異可能使麥德姆在經過陸地時,北側颱風結構較南側更易受地形破壞而較鬆散。 五、對於雨帶重建的颱風個案而言,颱風結構中的第三和第四象限的回波增強變對於雨帶重建有著極大的貢獻。

廢棄腳踏車~重生!人工智慧的應用研究

三年來我們推動【廢棄腳踏車~重生】公益活動已經回收了七百輛腳踏車! 本研究進一步結合人工智慧,做了一個FB聊天機器人: 民眾只要提供地點、照片就可以完成舉報,並利用遊戲化鼓勵民眾參與。 本研究做出了下列三個全台首創的AI應用: 1.辨識廢棄腳踏車: 利用Google Vision API結合人工智慧類神經網路,判斷民眾上傳的照片中是否有廢棄腳踏車。 2.門牌辨識: 人工智慧結合Google Vision API及Google Maps API,從門牌照片解析出地址。 3.案件評分: 人工智慧根據各種數據判斷舉報案件是否真實。 經過反覆實驗訓練,它幾乎與人類專家所做的一樣好! 本研究進一步歸納實驗成果,提出「2-4個隱藏層、每層5-20倍輸入項目的神經元數量」的MLP最適配置,可以廣泛應用於未來相關領域。

標好標滿

探討平面上n條直線,每兩條相交出一個交點,但不三線共點,並在每個交點上標上數字1至n-1,使任何一條直線上恰好出現1至n-1各一次。得到奇數條直線無法、偶數條直線可以。 推廣至三維空間,探討n個平面,每三個相交出一個交點,但不四面共點,發現到三維空間有兩種推廣方式: 一、在每個交點上標上數字,使每條直線上的數字都不重複 二、在每個交點上標上數字,使每個平面上的數字都不重複 在此兩種情況下,可見當有三個平面時皆可以。 探討第二種推廣後發現在六個平面時亦可以給出構造。而後又發現其等價於Baranyai's theorem故得到平面個數為三的倍數皆可以,再根據文獻構造出三維度空間9個平面的一種方法。

輕功水陸飄~遙控氣墊船探究

遠端遙控及自動駕駛是當今世界各國極力發展的科技,在軍事和民生運用廣泛。本作品旨在探討如何利用簡單的材料及作法,完成一架水陸兩用的遙控氣墊船。從蒐集文獻資料著手,先製作CD氣墊船了解基本的飄浮原理,接著測試葉片推進及在陸上移動的可行性,再來製作簡易氣墊船,利用不同船身結構做比較,並且設計一代遙控氣墊船,在實驗失敗中找尋方法並且改進,重新設計二代遙控氣墊船,達到簡單、便宜、遠距離、快速等目標。

物理家教LineBot的開發和對物理學習的影響

本研究是以Google Apps Script平台撰寫聊天機器人LineBot,此LineBot能抓取事先放置在Google試算表的資料,讓使用者透過和其互動學習物理,我們將它命名為「物理家教LineBot」。它透過URORA解題歷程,指導學生遇到物理問題時正確的解題流程,讓學生能隨時隨地學習物理。為了知道它是否真的能幫助學習,我們也設計了實驗,和使用傳統講義的學生作對照,研究結果顯示我們開發的物理家教LineBot能有效的提升學生解題能力和物理的學習態度。

菫兒藏奧秘,一葉知千秋

非洲菫葉光合作用型態以C3為主,本研究植株Eternal Orbit品種,表皮細胞與葉肉組織間有一層花青素,其光合作用型態有別於其他品種而呈現CAM。斑葉品系的葉綠素形成易受溫度影響, 平均21゚C為非洲菫成長最佳溫度,16゚C出斑面積最大;菫葉毛屬於單列細胞毛(uniseriate hairs ),毛內具葉綠體構造。上表皮與葉肉接觸部位,出現漏斗狀葉肉組織(funnel-shaped chlorenchyma)。,葉面組織切片顯示斑葉(variegate)為化學型色素體變異,局部品種有較厚的儲水細胞(Water storage cell),能耐較乾旱的環境。

盆栽也要接地氣?家用交流電下相關因子對植物電位之影響暨人體藉由觸摸植物來接地之探討

報導指出植物生長與病害發生受大氣電場調控、花卉釋放電場信號與蜜蜂溝通、利用高壓靜電場改變電位可延長水果保鮮期限、將花束接地(grounding)可延緩枯萎,顯示植物生理現象與電場有關,並可能受到家用交流電的低頻電場干擾。 研究發現在家用交流電下,植物電位(以地表為零電位)與植株長度具線性正相關,植株疑似具天線效應;植物電位與澆水量具線性正相關,與電解質濃度似無關;距離較遠時,植物電位與纏繞電線的距離平方成反比;地面或盆器影響植物電位,任兩材質之「電位增加率」具正比關係,可用以量化各種地面的接地效果。 此外,研究結果也提供盆栽接地以及人體如何藉由植物來接地的建議,以減少生物電功能受到干擾。

殺「氣」騰騰─ 探討擬穀盜利用氣味抑制他種米蟲的生長

米象(Sitophilus oryzae),擬榖盜( Tribolium castaneum),鋸胸粉扁蟲(Oryzaephilus surinamensis)都是常見的穀物害蟲。在飼養米蟲過程中,我們發現當擬榖盜出現時,米象和鋸胸粉扁蟲的數量急遽下降,近乎滅絕。我們很好奇擬榖盜是透過什麼方式去抑制其他的榖類害蟲。經過實驗證明,擬榖盜的競爭性強於米象及鋸胸粉扁蟲。我們也發現擬榖盜會聚集且散發出刺鼻的臭味,我們的實驗證實了這個味道會抑制米象及鋸胸粉扁蟲生長。透過閱讀文獻及顯微鏡的觀察,我們也找出擬穀盜散發氣味的臭腺。 本研究發現昆蟲竟然能透過氣味來抑制其他種昆蟲的生長,未來希望可以針對氣味對他種害蟲的影響,進行深入探討並藉此研究出更天然且無毒的捕蟲或抑制害蟲的方式。