全國中小學科展

第61屆--民國110年

縮放自如,果真有別 -邊長縮放對新圖的探討

此研究主要在探討多邊形依序以各頂點為縮放中心,將各邊以相同或不同倍率縮放後連接各端點,形成新圖形,探討新圖形與原圖形間形狀、面積及縮放倍率等關係。從基本的正多邊形做起,到一般多邊形及N角星形,並將推得的結果應用在較複雜或變化的圖形中。

親愛的!泡泡怎麼變形了!

本研究旨在探討過去未曾探究過各種不同立體形狀泡泡的形成,並細微地觀察泡泡間互相吸附、堆積的結構下,造成泡泡形狀的改變,以及它們的夾角和作用力平衡的關係。 本研究藉由不同形狀的立體框架,做出了正四面、六面、八面體、十二面體、正五角柱的泡泡。深入剖析立體多邊形泡泡膜的形成及其物理現象是否受到各項變因(模型大小、框架材質、框架直徑、傾角)的影響,及以不同多邊形內部泡膜是生成時的條件與限制分別為何? 為了探討表面張力及最小面積的關係,並以正六面體作研究。最後以Excel和數學軟體 Geogebra進行分析,嚐試著找出泡膜結構中膜與膜夾角的特性、最小表面積和表面張力之間的相關性,透過數學論証方法協助提出實驗現象之解釋、應用與應用與展望。

精密量測高手

在機械實習中,不同單元就需有不同量測工具,所以老師須依不同單元準備不同量具,加上老師與學生所自行量測會有些許誤差,因此小組想以這為主題,可以讓老師能簡單快速量測學生加工成精度,同時學生也可檢測自己加工成品的精度,減少上課老師準備量具的困擾,團隊才有如此想法,設計出一個多功能量測平台,供老師及同學使用。 本作品特色是設計製作一個多功用精密量測平台,平台上可以同時進行平行度、垂直度、同心度、長度(階級)、槽寬(溝槽)、外徑、斜度(角度)、錐度、偏心、粗糙度等量測,達到方便進行各項量測工作,改善這些不方便與減低量測誤差的作品,同時減低老師量測時間,讓學生自評老師監督就可正確得到學生加工精度。

遷粉蝶產卵如何超前部署,好讓幼蟲長得更好

雌蝶選擇將多數的卵,產在幼嫩的阿勃勒葉片上,但能夠利用很多巧妙的方法來避免卵被天敵發現:(1)將卵以直立方式產在葉表面;(2)將多數的卵產在葉背上;(3)葉子越長,但卵和卵間的距離較遠;(4)將卵分散在寬大羽狀複葉各個側枝的複葉上,好讓天敵不容易發現。 遷粉蝶選擇產卵的嫩葉,能夠讓幼蟲壽命更長、存活更多和長得越大。第一次蛻皮後的小齡幼蟲,改餵熟葉或老葉,存活率下降最快;第二次蛻皮後的大齡幼蟲,改餵熟葉可以比較快發育到蛹期、存活率也比對照組慢下降;但若改餵老葉,多無法發育到蛹期就提早死亡;第三次蛻皮後末齡幼蟲,改餵熟葉或老葉,可以比較快發育到蛹期、存活率也比對照組和第二次蛻皮後就改餵的組別還慢下降。

智慧農業掌控系統之研究

在農業生產過程中,溫濕度、日照強度、土壤水分、肥料...等諸多因素,對作物生長狀況有決定性的影響。這些自行種植者,簡易方法可以參考氣象單位的測候資料,進階的方式則是智慧化,在種植場域加裝攝影機、感測器,如圖一所示架構。智慧農業的優勢有: 自動化監控,精確控制,降低生產風險,提升質量及產量; 降低人力耗費,提高效率。 在本研究中,我們以物聯網技術,結合影像串流,製作了農業用的監控系統,可以手機遠端影像監控,功能包括即時影像觀看、自動灑水、噴藥(或施灑液態肥)和施撒固態肥料等功能,協助農民耕作更比較方便,同時也加強產品品質。成品將以小型化溫室容器之自動化控制為目標,同樣的架構可以擴大至較大型溫室及農地建置。

好球!動靜皆"移"---組合扭蛋球滾動狀態之探究

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。

集光追日

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。

「尿」不可「鹽」-探討有機添加物對水泥磚的影響

為了探討有機添加物對水泥磚硬度和水量改變的影響,首先,我們學習安全調配水泥漿比例,設計敲擊裝置測量水泥硬度,並進行集水實驗。硬度敲擊的測量和水量改變實驗分為二部分,一是添加不同尿素比例,二是添加氯化鈉對不同尿素比例水泥漿的影響。實驗結果:在添加不同濃度尿素比例(2%、4%、6%和8%)下,發現添加尿素6%, 水泥磚硬度較無添加的水泥磚硬度增加38.9%,效果最顯著。在同樣添加氯化鈉0.5%的條件下,以尿素4%水泥磚硬度增加76.6%,效果最顯著。在進行水量改變實驗方面,結果發現添加尿素濃4%、氯化鈉0.5%的水泥磚,平均每盒水泥磚水量改變達到17.0g,根據本實驗最佳結果推算,只需增加少少的成本,一年可以省下的水量,就約足夠供一萬人生活150天。

激增殺手T細胞的水膠細胞平台於免疫療法的應用

本研究研發新型水膠細胞優化技術,將天然抗原呈現細胞做成平台,成功提供MHC-I、共刺激配體及細胞因子刺激三大要素,能激增殺手T細胞。實驗中優化的水膠細胞能完整保留細胞膜的表面特性,經實驗證實無生物安全性的疑慮。另外本實驗也著重於探討aAPCs基質的軟硬度對T細胞增生程度的影響。我們利用水膠細胞易改變細胞基質軟硬度且不影響生物相容性的優點,針對T細胞增生程度進行比較。結果顯示高細胞基質硬度(120kPa)的aAPCs擁有高程度的T細胞激活潛力,相對於低細胞基質硬度(25kPa)的對照組可以提高約51.2%,並達到顯著差異,推測其和收縮性及突出性絲狀肌動蛋白增加以致訊號增強有關。本實驗的新型水膠細胞優化技術提供臨床醫學免疫療法一個高潛力的新技術平台。

邊連邊,心連心,殊途或同歸—翻滾正四面體組成之積木探討

本研究是以正四面體為單位,探討由1~4個單位所組成的立體積木的三個問題,分別為:1、尋找積木的所有迴路;2、觀察依照迴路在紙上實際翻滾所形成的圖形;3、尋找其圖形閉合的原因。研究結果顯示:1、n個正四面體(n≤4)所組成的積木,依照制定的三個規則尋找其迴路數為3個;2、將各積木實際在三角格紙上滾動,並繪製軌跡圖,發現會形成閉合與不閉合圖形;3、確認閉合與迴路度數之關係,並證明n個正四面體所組成積木之單組迴路度數為120之倍數。後續討論三個規則是否適用在正六面體骰子上、尋找迴路數目不為3的特例及迴路之間的脈絡關係,並由迴路的擴增性質確認任意數量正四面體所組成的立體圖形至少有三個漢米爾頓迴路。