第61屆--民國110年

本研究首次大規模作中部地區海水、海砂(土)、牡蠣及文蛤微塑膠定量及定性研究，探討變因、自製可普及化的螢光顯微鏡實驗設備及找出日常可去除微塑膠的方法。 以自製設備搭配解剖顯微鏡取代螢光顯微鏡，作為微塑膠螢光染色檢測。以FTIR檢測中部地區微塑膠種類以PE及Nylon為主。海水微塑膠含量變因為海流及風；地區因地形阻隔及人類活動影響微塑膠含量。海砂(土)微塑膠含量跟海水沉積、人類活動及土壤吸附力有關。牡蠣中微塑膠變化和其生長趨勢及海水微塑膠含量成正相關。文蛤微塑膠含量和養殖池養殖方法有關。 文蛤以鹽水吐砂可減少微塑膠；用餐時將油層撈除可去除微塑膠。針對海水上層撈除及在溪流製造泡泡牆產生向上水流，皆可讓微塑膠引導去除。

〝十傑〞指的是10個違反本文〝基本定理〞但仍能保持相似的△。二刀流指的是這十傑都產生在倒數第二條分角線上，在A,B,C三隊的〝推推樂〞團體遊戲活動過程中，本文發現從對應的輾轉相除法中可取得有用的P值、Q值、R值，用於推導演算規則預判遊戲結果。而在S=180時，使用分角線幾何作圖，可用來重新發現△中的Bevan Point，又利用前述建立的演算規則可推導倒數第二刀交叉形成的△的三內角及其順逆時針偏向屬性，進而在整數內角角度中找到10個特殊的相似△(本文稱之為十傑)，這10個特殊的△的三內角有一定的特殊相關比例，利用這套比例關係式及S值的標準分解式可在任意S值遊戲中找到對應的〝傑數〞，非常有趣。

好奇褐飛蝨齒輪的秘密，實際飼養並觀察牠的身體形態與習性，進一步製作3D紙模型認識結構。以顯微鏡找出齒輪在若蟲後足轉節處，為正齒輪占轉節角度60~80度，齒數隨蟲體變大增加。成蟲沒有齒輪，轉節較若蟲大，腿節、脛節和跗節比例較長助於運動和抓握，六足連動跳躍時平均距離長，平面移動三足步式。驗證蟲體轉彎上下安全又省力，3D列印製作齒輪模型模擬蟲體運動，比對步足模式找出與齒輪相關性。若蟲腿部短、步行較緩慢，平面移動步足模式和成蟲相似；順逆時針轉彎以5或6足齒輪帶動其他足轉動。跳躍時轉節和5,6足開啟後，齒輪瞬間合起卡住，5,6足拉直跳躍。齒輪讓若蟲順利步行、跳躍逃生，推測是為了適應水稻的構造。

本研究從校園生活中觀察到的現象出發，利用波達計數法、轉移矩陣作為工具，分析高中生下課時間從事的活動比例與場地利用情形。本研究實施兩次預試，分別進行問卷選項增刪、模型建立檢測，並對志願序及距離進行加權，使施測空間與時間等價。正式研究針對本校412位學生進行調查，結果顯示：學生下課時最常從事的活動分別為使用手機、聊天、睡覺；而最常使用的場地則為自己班教室與廁所；許多原本基於美意而設的公共空間並未被善用，場地不敷使用及分配不均的情況明顯。有基於此，研究者分別就重塑公共空間、新增公共設備、廣納師生需求三方面提出具體建議，期待校方未來在增設或重劃場地時，能使學生從事的活動與場地互相配合，發揮更大效益。

交通號誌具有指揮車輛通行路口的權力，藉由適宜的週期、時相、綠燈秒數之時制規劃，可有效增加路口汽車的通行量，解決不必要停等之交通壅塞問題。 緊鄰學校的五叉路口，是重要的交通要道。根據我們的路口影片分析，發現南來北往的車輛在交通尖峰的上班時刻，總是因為停等此路口號誌造成一定程度的塞車，致使部分車輛需要停等到第二個周期時才能通過路口，著實影響路口通行成效。本次研究透過系列性科學化的測量、計算與分析，我們提出路口週期再增加5-15秒時，共有25種新的交通時制設置方式，可使此路口通行量每秒增加0.268至0.737公尺，將能有效紓解停等紅綠燈的壅塞。

大田鱉卵到成蟲發育日數約36.7天，偏好棲息淺水域及深色環境。主要以振動併光影變化觸動攻擊，獵物進入複眼上方約67.6˚與下方約29.5˚的垂直面，兩側約97.9˚的水平面，雌雄蟲複眼前方約18.2及15.7mm的熱區時以約0.07秒出手捕獵。 模擬雄蟲以振幅5mm的振動容易吸引雌蟲。離較遠時頻率高易吸引雌蟲，最高約2下/秒，接近時則振動慢易吸引雌蟲，最慢約1.4下/秒。產卵偏好保濕性佳，角度垂直水面，形狀圓柱形，直徑約1.2cm的圓柱形枝條，產卵高度約在水面上37.6cm至65.9cm間 一至三齡蟲可捕食孑孓。獵物殘渣有助蛋白質與脂肪分解，並可作為稻秧養分來源。

虹吸鐘裝置常被運用於魚菜共生系統中，本研究將它結合發電模組，發展新型態小型水力發電的雛形，以下是本研究主要的發現：(1)虹吸鐘裝置之循環可概分為注水、排氣、虹吸及注氣四個階段。(2)適當的注水速度、略大的虹吸鐘與虹吸管的間隙以及方向垂直的2公分內徑虹吸管較易產生穩定的虹吸現象。(3)加裝注氣管能有效解決注氣階段無法停止的問題。(4)空氣室高度愈高、虹吸裝置高度愈低、虹吸管愈長可增強虹吸階現象排水沖力。(5)使用5片扇葉以及適度彎曲的水輪有利提升發電效益。(6)使用虹吸鐘產生虹吸現象，可推動較大發電設備，提升發電成效，最後我們建議可以運用虹吸鐘發電於如下圖之降雨或小溝渠等小水源之情境中，增加能源取得方式的多樣性。

本研究利用開發板Micro:bit與拉張結構，製作可自動平衡的桌子。我們依桿弦相對位置，將拉張結構分為兩種，並且探討這兩種拉張結構的平衡與承重力。依照結構承重能力均勻與否以及結構是否容易達成平衡，採用型二拉張結構(指弦在上面，以桿支撐整個拉張結構)為自動平衡桌的主體。自動機電控制的程式部分採用決策樹的邏輯策略取代數學上的繁雜運算，達到自動調整伸縮桿，取得桌面平衡，並期望可延伸到生活上相似環境下的應用。

我們在校園裡的樹皮下發現雙帶扁蠅虎，發現牠的捕食、求偶、蜷縮步足姿勢非常特別，以顯微攝影進一步鎖定研究牠的步足，發現步足上有許多剛毛及細毛，並有尖端倒鉤和尖刺，讓雙帶扁蠅虎可以在光滑表面上快速地行走！雙帶扁蠅虎會先用身體一側的第一、第三對腳和另一側的第二、第四對腳；再用一側的第二、第四對腳和另一側的第一、三對腳的步足行走模式。快速行走應該跟四對步足的結構、關節構造都有關，觀察步足的蜷縮結構，測量出牠可以將身體從體長6-9mm，穿過2.5mm的縫隙，發現蠅虎的步足有很好的伸縮能力，特殊的關節膜結構，以及前附足的特殊功能等，期待將步足的蜷縮能力、關節膜特殊構造和移動方式，應用到生活物品的仿生上。

從YouTube上《【Fun科學】反重力懸浮術》引發研究動機，加上所學的知識，利用冰棒棍、縫衣細線、熱熔膠為材料，探討正多邊形「互」字型反重力懸浮裝置平衡的規律。 從實驗得知： (一)裝置要達到平衡，外側平衡線的點與中心軸線延長的點連線必須形成一個面，最小的面是三角形；而與上架中心軸同側的2條外側平衡線，形成的三角形，裝置不會平衡。 (二)裝置平衡時，中心軸線延長點一定在正多邊形上架/下架的重心點。 (三)裝置的中心軸L夾角110°的兩邊長度不會影響裝置平衡。 (四)正多邊形「互」字型反重力懸浮裝置平衡時，2條外側平衡線與中心軸線延長的點形成一個「有規律」等腰三角形的面，公式為360°÷正多邊形邊長數=等腰三角形的頂角=正多邊形重心角。