全國中小學科展

第61屆--民國110年

司機(driver)帶你聽音樂!------平面薄型喇叭單體(driver)的實作與探究

我們對於製作平面薄型喇叭單體產生興趣,在詢問老師後發現,大多數研究喇叭的文獻都是以音箱的探討為主,對於單體的著墨實在不多,也讓我們在設計實驗時產生許多困難,在困難一一排除以及實驗進行後,我們分別探討了單體中線圈的纏繞規格與方式、外部磁力以及振膜材質等因素得到以下結論:最佳的喇叭單體配置包含,喇叭線圈最佳配置:第一選擇為26號鍍銀線、匝數45圈、中心直徑0.4 cm、線材間距1 mm;第二選擇為27號漆包線、匝數45圈、中心直徑0.4 cm、線材間距1 mm。其餘組成最佳配置:磁鐵三顆、喇叭與磁鐵距離1 cm、振膜為紅色絕緣膠布。

「金」「壁」「灰」煌-會呼吸的智慧多孔創新材料初探

金門居民根深蒂固「拜越多、燒越多、保佑越多」的風俗習慣,導致金紙灰滿天飛,嚴重汙染,我們無法改變居民陋習,加上金門材料出問題人心惶惶,因此結合兩大問題,邁向「清淨家園」。 實驗發現,以金紙灰分別替代砂和水泥,製成「會呼吸的智慧多孔創新材料」,不同替代率有不同的功能,替代5%砂和20%水泥以內,符合結構強度210kgf/cm2抗壓強度的需求;替代35%、40%水泥及35%砂作為「會呼吸的智慧多孔創新材料」的效果最佳。並實作校園生態池和洗手檯、開設diy課程推廣自製文創小物。 「會呼吸的智慧多孔創新材料」可應用於建築物外殼節能材料、室內牆板與裝修材料、綠化植生生態材料,綠色環保材料,已獲水泥預拌廠同意推廣,有賴官方納入施工規範。

光線新「視」界

駕駛者有時會受到前方光源而有眼睛不適的狀況,這可能影響行車安全與身體健康,透過查詢資料了解到這可能是因為眩光所導致的。以問卷結果為基礎,設計實驗探討「環境條件」及「光源條件」對眩光的影響。由實驗結果發現,光源照度越強,照射角度與觀測者目光重疊時,眼睛越容易有不適感。我們也發現角度及燈泡排列方式也會影響到眩光的範圍,當光源角度改變為15度時,可以大幅降低眩光面積。燈罩的形狀是展開型時,較能有效降低眩光。 綜合實驗結果,若想減少眩光對行車的影響,可調整會出現在駕駛前方的光源角度,如街燈、指引燈,駕駛人本身也可配戴黃色系的防護眼鏡,可有效阻擋光線,提升行車安全及舒適度。

信標和微波雷達技術在健康照護之研究

本作品包含三個部份:1.利用微波雷達模組感測輸出都卜勒信號頻率與被檢測目標移動速度成正比關係,只須動態取樣和判斷都卜勒信號頻率變化就能實現一種實用的非穿戴式跌倒偵測器。2.將大型室內空間劃分為多個子空間,整合信標藍牙技術、智慧手機和LoRa無線界面,即可在遠端對整戶或任一子空間執行快速目標搜索。3.利用信標藍牙、微波雷達和毫米波雷達等技術,使傳統醫療院所護士推車具備解鎖啟動保護、目標位置檢測與方向修正、自動跟隨、用手輕壓觸控控制盒表面即能執行“手把手”工作模式和前進無段變速等多項創新功能。在不同實驗條件下,分別對完成後之不同實驗模型進行功能量測、記錄和分析,實驗結果顯示本作品確實可以滿足預期設計目標。

垂足多邊形的不變量與分類

近年關於垂足多邊形的研究,都著重在垂足「三角形」。本研究不限定於三角形: 給定任意正整數 n≥3,以及平面上的一個 n 邊形,從平面上一點 P 對該多邊形的 n 個邊(的延長線)作垂足,可得一個「垂足 n 邊形」。我們創新利用三腳架手法,證明: 給定三角形 A、B,必定存在一點 P,使得 P 對 A 的垂足三角形與 B 相似。再將三腳架手法推廣到任意 n 邊形,發現 n 腳架結構中,內、外 n 邊形面積的性質;並將上述結果推回三角形,研究內、外三角形定向關係,以及找出 n 腳架結構中,內 n 邊形面積極小時刻的特殊性質。最後,我們利用垂足性質定義特殊的等價關係,將 n 邊形分類。

蘇子之香更勝三蘇—不一樣的紫蘇

我們探討紫蘇作為植物染的可能性。首先分析其主要成份,發現葉子中的花青素、葉綠素B、葉綠素A與胡蘿蔔素很明顯,花朵的成份則不明顯。我們將紫蘇液各滴入檸檬酸(C6H8O7)與氫氧化鈉(NaOH)水溶液中觀察顏色變化,訝異的是紫蘇液在酸中,會呈現粉紅色及茶色系;紫蘇液在鹼中會呈成現黃色及深褐色系。 我們將紫蘇液置於胚布、濾紙、廚房紙巾中比較,調整布和紙與水面的仰角從10度到90度,應用毛細現象原理探討上升高度,為求實驗準確性共實驗18次。發現胚布上升的高度與速度,均最低、最慢;濾紙上升高度與速度,均最高、最快;廚房紙巾上升高度與速度,均次之。我們以紫蘇液DIY熱染漸層T-shirt,發現染過的T-shirt不易褪色,真是既環保又經濟的效用。

「塑」戰「塑」決────Aspergillus屬分解塑膠能力測試

本研究選用Aspergillus tubingensis、Aspergillus oryzae、Aspergillus japonicus 三種真菌作為研究對象,將實驗分為兩個部分,一為三種真菌是否能降解PU、PE、PLA三種塑膠,結果發現Aspergillus tubingensis在黑暗中皆能降解塑膠而效果為PU、PE>PLA,Aspergillus oryzae 與Aspergillus japonicus則有降解PU與PLA之能力。二為探討Aspergillus tubingensis在不同色光及不同pH值下降解塑膠的效果,結果發現Aspergillus tubingensis 在相同色光不同瓦數情況下,降解PLA的能力為3W>1W,降解PU則是1W>3W;相同瓦數的情況,降解PU能力為白光>紅光>藍光,降解PLA能力為紅光>白光>藍光;在pH=4及pH=9環境中皆無明顯降解塑膠之能力。

「啡」常手段抗UV-咖啡渣粗萃物之抗紫外線效果研究

本研究希望找出天然防曬物質,替代防曬乳中化學成分二苯甲酮-3,降低海洋汙染。以咖啡渣為原料,經管柱層析法分離咖啡渣萃取物,丙酮、丙酮:乙醇=6:4 、丙酮:乙醇=4:6 、乙醇四種比例依序沖提,共分得四個區段粗萃物,再以分光光譜儀分析抗紫外線能力。發現:極性較大的溶劑沖提後,收集到的第3、4區段粗萃物,紫外線吸收能力佳,在UVB及UVA波段皆有良好的抗紫外線效果。其中第4區段粗萃物紫外線吸收範圍最寬、吸收度最高,吸收光譜曲線與化學防曬物二苯甲酮-3相似。若將各區段粗萃物添加至二苯甲酮-3溶液,皆有提升紫外線吸收的效果,添加的濃度越高,紫外線吸收度越高。顯現樣品應用的可行性,可增加自然環保及經濟利益。

滄海桑田挖仔尾-台北港突堤效應對自然保留區蟹類生態的影響

本研究探討台北港突堤效應對挖仔尾自然保留區蟹類生態的影響,研究期間:2020年5月至2021年6月進行本保留區蟹類、貝類、土質、水質調查,利用穿越線研究結果比對2003~2017年相關報告。研究結果:突堤效應加速本保留區堆積作用,近20年來,外側沙地增加21.3公頃,造成潮間帶土質泥化、水深變淺、辛普森蟹類生物多樣性減少22.8%、蟹洞密度減少26.2%、蟹種減少20%、食用貝類單位密度減少90%、周邊海域嚴重淤積、重金屬汙染增加,使漁民生計遭受嚴重影響。近年來,每年淤積速率5公分,漲潮時潮間帶水深只剩100公分。再過20年,本保留區整個中央潟湖將被淤積泥沙完全覆蓋。整治措施只能減緩淤積,希望在本保留區消失前,喚起大眾與政府重視,有效減緩其淤積速率。

數學分組—分還是不分?

本研究旨在探討台灣新北市某社區高中數學學科能力分組教學對數學成就之影響。研究追蹤該高中104、105及106學年度高二學生的數學成績到高三上學期。該校在105及106學年度對社會組實施數學學科能力分組教學(A、B、C組),而本研究以105及106學年度的社會組學生成績為實驗組,104學年度的社會組學生成績為對照組;另一方面,本研究也以105及106學年度的自然組學生成績為另一組對照組;藉由學生高二至高三上學期間共九次的數學段考分數、高一入學會考成績及高三大學學測成績為研究工具,探討社會組學生是否因透過學科能力分組教學而提升數學成績。整體研究顯示,數學學科能力分組有助於提升社區高中B組學生的數學成就。