全國中小學科展

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第62屆--民國111年

無線充電線圈形狀對線圈特性之探討

本實驗主要探討不同形狀線圈對線圈自感、互感、耦合係數等特性的影響。首先查詢線圈相關數學模型,之後設計出螺旋圓形線圈及螺旋方形線圈,再利用實驗數據求得線圈自感值、互感值、耦合係數值。量測自感時,發現螺旋圓形線圈的自感值較螺旋方形線圈高,透過多圈線圈自感互感組合解釋此原因。量測線圈互感值時,發現緊密重疊、無水平方向偏移時,螺旋圓形線圈互感值和耦合係數均較螺旋方形線圈高。但進行水平方向偏移後卻發現,螺旋圓形線圈的互感值和耦合係數下滑趨勢較螺旋方形線圈明顯。最後以必歐-沙伐定律的數值分析模擬偏移後的磁場,解釋此現象。

佔地封雲-六角點格棋的勝利方程式

本次研究以六邊形排列成各種版面來進行點格棋為主題,透過「邊數」的改變去探討彼此的勝負關係,從中找出致勝的關鍵。我們從最簡單的長條形版面開始研究,用1×n來命名(n是橫向六邊形的數量,如下圖)從1×1嘗試到1×4,探討其中是否有必勝策略,並找出其中的關鍵去推導到1×n的情況。

把學校塗綠——教學場域綠建築化

近年來全球暖化愈發嚴重,教育部為了維持學生的學習品質,發起 「班班有冷氣」 計畫,試圖使學生能夠在舒適地學習,但是冷氣對能源的需求非常高,何況在全校都使用冷氣時,能源的使用量更是怵目驚心。因此,以正確得方式擺放冷氣使其以最低能源用度能夠有效降溫,和如何從根本改善教室內悶熱的問題,即是本團隊的目標。為了親身調查和感受實際情況,本團隊至當地一國民小學進行環境因子調查,了解到氣候受風向、風速、通風換氣量、太陽角……等等因子左右,並發現通風不足是最主要導致室內悶熱的原因。根據結果,本團隊提出三個改建方案,和小成本改造之可行度列表,而欲確認改建方案是否可行,則以模擬小屋進行「在聚熱層開設通氣孔」的實驗。

適應地形之運輸裝置的行動機構與遠端控制研究

運輸裝置在不同結構設計下,獲以下結論: 一、重心位置影響:電池盒在前方速率穩定,平面折返走時,電池盒前上最快;上下坡折返走,在前下最快。 二、最佳機型:曲柄位置為右下,固定桿9cm、前腿4cm、曲軸6cm、連桿13cm的配置最佳。 三、腳底設計對運輸裝置上下坡:以全止滑比較快,平面腳底比較快,能使運輸裝置走得最快。 四、曲軸長度:運輸裝置之前腳曲軸越長,前腿移動圈圈越大,而後腳移動的步伐越長。 五、後腿支點:運輸裝置後腿位置越高,後腳移動路徑越長。 六、爬坡角度:最佳機型的運輸裝置,能順利地爬上20度的坡度。 七、運輸裝置在不同障礙物下:間距為2.5公分時,速率最快;障礙物高度越高,速率越慢;人工步道之石頭高度>1.5公分時速度變慢。

線上教學 -- 深度學習專注力分析

自2020年受到新冠肺炎疫情的影響,許多原有的生活、工作與學習型態都受到了影響。為了控制疫情,減少面對面接觸是其中一種方法,學習模式亦從實體轉變成線上。因學習都是面對鏡頭進行,老師很難掌握學生實際的學習狀況,也不易確認學習的品質。 沒有專注就沒有辨識、學習記憶。鄭朝明(2006)提到專注力與學習有密切關係,線上學習容易受到許多外在環境的誘惑導致專注力下降。本作品提出利用人工智慧中的深度學習,透過學生學習時的鏡頭畫面進行臉部特徵擷取,作為深度學習之分類器的輸入進行辨識,並將辨識出的狀態分析後得到結果。教師可利用分析出的結果進行教學模式的調整,以提升學生學習的狀態與品質。

威錳先生—從錳來看反應速率

在本研究中我們觀察化學變色龍反應,藉由反應時間長短適中、材料易準備及顏色明顯易觀察的優點,我們以化學變色龍來觀察反應速率。我們設計了一套微量實驗,利用滴瓶及24孔盤,使用的溶液體積大幅縮小,至少相差50倍,達到減少環境汙染、減毒減廢,實現綠色化學的目標。另一方面我們利用手機紀錄實驗的顏色變化,並以RGB色彩分析反應速率,利用RGB相對吸收值公式,將誤差值降到最低,結果發現與過錳酸鉀濃度計算的反應速率結果一致。且我們比較利用微量移液管操作與利用滴瓶操作,發現兩種方法的結果接近,證明我們利用滴瓶操作實驗也可達到利用專業器材的準確度因此,我們推薦化學變色龍實驗代替高中化學反應速率。

條件縱波對陰離子界面活性劑泡膜影響之研究

界面活性劑容易因表面張力特性相較一般液態物質能具有更長的膜態持續時間,並且因光的照射或是環境擾動可能有不同色彩變化。本研究探討界面活性劑在不同濃度比例以及不同條件縱波干擾下之特性。本實驗利用頻率製造器製造條件縱波,再拍攝其對陰離子界面活性劑波紋波速與波形變化的影響。探究後找出在條件縱波和靜止狀態中最佳泡膜狀態之界面活性劑之比例 (1:1) ,並發現泡膜後期會有單層的黑膜態,且其面積會逐步擴張,而在條件縱波的影響下會具有混沌態和一個或數個stranger attractors。期望未來能夠針對不同溫度與更大面積的泡膜進行分析。

Without doubt , That’s air filter

本研究期望能藉由探討聲波的相關物理特性,研發出高效能的空氣濾清器。研究過程中,利用程式設計的基礎設計出許多低頻的頻率,再經由傳輸與測試後取得其聲壓頻譜、聲壓、聲強、聲功率分布等物理特性之數據,再藉由聲強與聲功率分布之物理特性,設計結構與完成作品。

一同抗疫,互別苗頭!臺灣人民對COVID-19(新型冠狀病毒)疫苗的施打態度與行為研究

近年臺灣引進多款疫苗因應蔓延的COVID-19疫情,但目前尚無研究探討臺灣人民施打COVID-19疫苗的態度和行為,因此本研究希望建構對臺灣人民施打COVID-19疫苗態度及行為的初步理解。本研究發現:人口學變項對施打疫苗意願和實際施打疫苗行為皆有影響,但原因應是受疫苗施打政策影響;而疫情的關注程度確實影響施打疫苗意願,然大多數人實際上都已施打兩劑(含)以上疫苗;接著在分析現行各廠牌疫苗的接受程度後發現:AZ疫苗的被接受程度持平、Moderna疫苗和BNT疫苗的被接受程度下降、高端疫苗的被接受程度上升,惟因高端疫苗施打母數較低,結論宜謹慎看待。本研究期能為臺灣COVID-19疫苗施打情形提供綜觀視野,作為未來疫苗施打政策及規畫參考,使疫苗政策更周全,發揮最大效果。

不同吸附載體礦物對於白蝦飼養水質之影響

我們選擇了台東在地的礦物-絹雲母,與蝦農常使用來淨化水質的吸附素材,如:活性碳、麥飯石和沸石,藉由觀察白蝦養殖造成的汙染物質的變化來討論不同吸附材質的淨化水質能力。我們一開始採各3 g的不同吸附素材加入蝦池中,可以發現絹雲母可以以較低的價格達到和其他吸附素材相當的效果。第二階段我們另外添加了光合菌到蝦池當中,可以發現水質明顯穩定許多,我們推測光合菌與吸附素材搭配使用可能有更好的效果。絹雲母是台東在地開採礦物,不像活性碳等其他吸附素材如此昂貴,若研究成熟後能將絹雲母推廣於台東縣內的蝦農,或許能促進在地產業發展來互相合作以減少成本的負擔,可以以較低的成本達到淨化水質的目的。