第61屆--民國110年

本作品從海盜分金幣的題目著手，探討金幣以m、m+1、m+2、……、n排列時，哪裡是使金幣均分的最佳分割位置。我們從文獻探討，第58屆中小學科學展覽國中組數學科第一名作品中出發，另外發展出以圖形化來找尋最佳分割位置的方式，完成了兩人、三人分金幣的最佳分割位置，並獲得更為簡潔、具推廣性的做法及結論。 此外，我們更從研究結果中獲得了一些令人訝異但尚未經證明的發現，期望能於未來有更多的深入研究。

本研究主要在探討正多邊形翻摺時，其摺邊與邊所圍成三角形周長的規律。原題目如下：「給一正方形ABCD、將A摺至(CD) ̅上任一點E，翻摺過去的(AB) ̅與原(BC) ̅交於F。試證△CEF的周長為正方形邊長的兩倍。」 本研究先以軟體觀察數值，發現其規律在奇數邊形與偶數邊形時不同。正奇數邊形折點左右兩三角形相加值與多邊形邊長的比值為定值，其值與多邊形內角三角函數值有關；正偶數邊形折點右邊的三角形周長為邊長2倍，且摺點、原多邊形頂點與線邊交點的角度也與偶數的邊數有關。除此之外，也找到了正多邊形翻摺後所形成之各三角形周長在適當配組後，其和有定值的不變性規律，及推廣摺到任意邊上，其三角形周長和或差為定值的規律。

本作品主要為發現水面上漂浮物易被外物吸引，甚至發生排斥或旋轉的現象，藉由研究探討此現象的多種特色。表面張力雖常被討論，但表面張力所產生之漂浮移動現象卻從不曾在我們所查證的科展題目、網路資料、書籍、甚至是科學文章中被研究過，富有創新、獨特性，於是由不同親疏水試棒、試片的交互作用中，探討其移動規則及可能引起之機制。從實驗結果可知，疏水邊易與疏水相吸與親水相斥，其細微現象與水面凹凸、折角試片俯面仰面有莫大關連，過程中則以光影輔助推論，進而由表面張力使液體表面積趨向越小特性，了解一系列運動原因並加以論證。此現象甚至也發生在試片間與槐葉萍的葉子上。透過本研究的發現和討論，或許未來可用來解釋一些自然現象。

為了解校園常見喬木葉片的滯塵能力，我們以茄苳、臺灣欒樹、小葉欖仁、烏心石、樟樹、肉桂、榕樹、血桐、龍眼、鵝掌柴等10種校園植物進行實驗。首先我們先觀察葉片的表面構造與塵埃分布，歸納出與滯塵量相關的特徵。接著比較方格法與紙重法2種葉面積計算方法，發現二者方法無顯著差異，再進一步以6種不同粒徑大小的落塵，進行沾附與揚塵的滯塵能力實驗。此外，我們也發現植物與水滴的接觸角大小並不會影響滯塵量的大小。隨著落塵的粒徑越來越大，血桐、小葉欖仁、榕樹和臺灣欒樹4種喬木的滯塵量也越來越差。無論粒徑大小，滯塵能力最佳的都是血桐、小葉欖仁和榕樹，建議校園可栽種滯塵力強的樹種，以減輕揚塵現象及沙塵暴肆虐時的空氣污染。

本研究主要探究哪一種組合的怪怪球滾動時動停的運動狀態明顯，在實驗過程中選用可重複使用且組合性較高的扭蛋球來當外殼，並透過多次實驗發現球形外殼滾動軌跡接近直線。選用「外丙內G」組合而成的怪怪球，因其內部空間比較大，可以填充的液體變化量大來作為實驗球，期望能符合有動有停之滾動情形。 我們利用Tracker分析發現僅填充水對整個球體之滾動已有減速的作用產生，填充不同液體的平均減速次數為填充乳液>洗手乳>膠水>水，且含內珠之液體平均減速次數大於不含內珠液體。 無論有沒有內珠，怪怪球填充40ml乳液(22.27%)有較高的總停時間。動停回數比較以不含內珠填充40m乳液最高；含內珠則為填充85ml乳液最高。

看到校園屋頂的太陽能板，只能朝著單一方向接收陽光，但太陽會依據時間而改變移動路徑。若太陽能板能隨著日照路徑移動，則能增加日照時間與發電效果。本次研究是利用雲端試算表計算太陽角度與方位，再利用物聯網開發板操控馬達與液壓機構，調整太陽能板裝置的角度與方位，以達到自動追日的效果。過程利用問題解決模式進行研究，經過蒐集資料與不斷測試修正，歷經五代的實驗裝置，已製作出太陽能板自動追日裝置，並可實際操作。不同於使用光敏電阻偵測光源而移動裝置，本次研究裝置是不受環境光源影響，可精確對準太陽位置。因時間和成本有限，目前只能以小型太陽板測試，期待日後能製作出大型太陽能板追蹤裝置並增加綠能發電的效率。

本研究分成三部份，首先比較水稻、玉米種子在空氣及淹水下發芽能力差異，測試粳稻 (TN67)、秈稻 (IR64) 、寶石玉米 (GM) 和草莓玉米 (SM) 於空氣、淹水下的生長，並透過澱粉水解酶酵素活性分析，比對種子耐淹水能力與酵素活性變化關聯性。再於水中添加胚乳中已知的單一及複合營養源的搭配與濃度變化，模擬種子發芽之營養供應回饋機制，測試其對種子耐淹水能力的影響。 研究結果顯示：種子於淹水下的發芽能力為TN67 > IR64 > SM > GM，與澱粉水解酶酵素活性高低呈正相關；外加醣類能明顯增強種子於淹水下的發芽能力；外加1%胺基酸則會明顯抑制種子的耐淹水能力；添加混合營養源，並沒有提升種子耐淹水能力，但降低外加胺基酸濃度0.1%，則能減緩抑制發芽的現象。

本研究製作出一個可以自動對準太陽光的裝置「太陽光全自動集光追蹤系統」（以下簡稱本系統），使太陽能板面朝太陽。本研究也使用微電腦控制器（Arduino、ESP32）進行發電效率的自動記錄，可以在架設太陽能板前利用本系統進行評估。實驗數據顯示裝設菲涅爾透鏡可以增加發電量。若使用本系統，可提升發電量。本系統加上太陽能控制器及鋰電池，可以進行太陽能的管理與儲存，是具有實用性的綠能裝置。

新冠病毒肆虐全球，也打亂各地人民生活。只有防疫做得好，才能讓生活恢復常軌。而校園正是防疫工作重要一環。我們利用物聯網開發出智能環境偵測網，結合AI技術，實施人臉口罩辨識；並運用Arduino模組，自動偵測人員識別證、體溫及手部酒精測量值。且能寫入資料庫，以取代紙本登錄更方便查詢。並開發專屬APP利於人員操作管理。我們透過實測驗證系統的可執行性，結果發現整體檢測準確率約為90.5%。而我們持續系統的優化與改良，包括即時語音提示、直覺化檢測介面、及檢測主機外盒的設計等。整個檢測系統建置成本僅需2,400元，而全部程式僅要0.5GB，利用隨身碟免安裝隨插即用，即可完成一個3A(AI、Arduino、APP)智能防疫系統。藉此達到安全智慧便利有效率的優質防疫校園。

台灣位於歐亞、菲律賓板塊交界處屬地震頻繁區，而1999年發生921地震對台灣建物造成嚴重損害，爾後政府投入大量經費對校舍進行耐震補強，其中以裝設剪力牆為常見補強方式，因此我們想藉由縮尺建物模型實驗進行探討校舍建物裝設剪力牆後之減震效益。 本研究目的係模擬長八間教室、高三層樓單元之長軸向校舍建物進行之抗震試驗，並透過對照組與實驗組模擬不同地震波下位移、軸力與加速度進行比較？並討論在實驗模擬後各方面的特性並比較差異。 藉由安裝位置、開口形狀、大小、斷面四種不同控制變因進行討論，本研究實驗結果顯示，安裝於對稱建物長跨中心皆有明顯之消能效益，且開口與材質亦有不同減震效益，而模型尺寸規模亦屬重要關鍵。