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第63屆--民國112年

百「折」不屈 - 大氣折射對日照時長影響

本研究加入各種考量計算,以得出最接近實際白天時長的的數據。首先假設地球為正球型,計算出未考慮大氣的理論白天時長,並考慮太陽視角導致的誤差,可進一步得出蒙氣差數值;第二步考量大氣偏折,將大氣拆分成密度不同的大氣層,討論由太陽射向地球的光,利用Google試算表計算出日光和地表的相切處,再將此數值代入日照時長公式,即可縮小和實際情況差距;最後和各國真實白天時間比較,繪製理論與實際情況關聯的散佈圖,可知實際與理論日照時長僅存在些微差距。結果中的些微誤差,推測為未考慮地球之橢圓形狀以及大氣中不同層的複雜變化所造成,可作為未來改進方向。

動態球與膜的交互震盪

本研究探究動態球與剛性、彈性、超彈性膜的交互作用,研究球與膜連續碰撞後「球的彈跳」與「膜震盪、產聲」兩面向。我們分析球的彈跳,發現僅由前五次的趨勢可估算彈跳次數,預測值與數據接近。 另發現「球在彈性面上有後次彈跳高於前次」的情形,且「產聲強度有後次超越前次」的現象。這兩種不定性現象,我們以能量交換大致解釋。 再建立膜震動動力理論,用貝索函數預測撞擊時膜產生的多組頻率,對比數據誤差小於5%。此外膜震動時若再次被敲擊,膜將激發出另一組頻率,且仍在理論預測之內,我們稱之膜頻率的「躍遷」。 透過研究「動態物(球)與彈性膜的交互震盪」的能量交換與「躍遷」現象,以期未來在薄膜震盪工程或聲學失真問題中有更多應用。

液中各表_動態表面張力分佈造成液面上彩圈之行為討論

以不同濃度的界面活性劑、容器面寬、水深來觀察界面活性劑在水中運動的種種現象。在界面活性劑中加入固定比例的紅色色素6號,使其滴入水面上時可以明顯觀察彩圈的漲縮現象,再藉由Tracker追蹤彩圈運動軌跡,進而計算出其直徑大小之改變,最後將實驗結果以圖的方式記錄下來,再觀察其運作規律並製作出函數圖形,確定此一現象的運動方式,並思考此現象形成的可能原因。

「睡睡」平安-扁蝸牛的休眠行為之探討

我們探討扁蝸牛休眠行為發現:一、休眠時殼口有透明或白色薄膜;休眠以垂掛黏壁、倒掛黏壁、殼口向下及殼口向上;攝氏27度相對溼度50%開始休眠,相對溼度75%時沒有休眠;偏好向光源於深色及光滑面休眠。二、休眠後醒來伸出先以腹足推開薄膜;殼口透膜比白膜先醒來伸出;相對溼度提高與同伴喚醒是影響醒來伸出的要素。三、喚醒行為以接觸薄膜,或爬過螺殼;喚醒行為對同伴影響有薄膜破洞、薄膜變透或伸出爬行;喚醒同伴1隻的比例最高;飢餓及飽食組在菜園對同伴都有喚醒行為。四、只有成蝸對成蝸有接觸膜的喚醒行為;距離小於2cm時會接觸膜喚醒同伴的比例較高;推測喚醒行為不是為了吃薄膜,可能是為利於族群生存繁殖的利他行為值得進一步研究。

以卵黃細胞模擬紅血球在血管中之流動表現與潛在應用價值

本研究藉由觀測雞卵黃細胞在7種生理情況中之運動情形,藉由蒐集相關參數,如細胞形狀、運動速率及其對應側截面積,建模出無需侵入性取血樣,即可評估細胞處於何種生理狀態之模型。111年10月起為求模擬紅血球之較佳研究對象,先建立基本資料,透過各種嘗試,探尋出雞卵黃細胞在經過何種處理後,最適合模擬紅血球運輸型態;接續進行細胞形變與運動速率、截面積、不同生理情形下對應的血液濃稠度……各變項實驗。研究結果顯示,細胞在運輸過程中可藉由轉換形變策略來調節其運動速率。本研究證實影響細胞形變的因素包含血液所造成的流體阻力、細胞質的流動性,特別是當細胞處於酒精濃度≧0.5%的環境時,此時細胞質會限制其形變,導致運動速率無法被調節。

鱟來的故事─二齡三棘鱟的發育與攝食

本研究探討鱟在室內養殖環境下的之生長情形及視覺嗅覺感官對攝食的影響,結果發現在室內養殖環境裡,鱟受精卵在水溫恆定30°C環境下孵化為一齡鱟的速率較室溫環境下明顯為快。另外,一齡鱟在經過長時間未進食後,在75天後爆發式的成長至二齡鱟。幼鱟在不同亮度環境下,多數的幼鱟會持續停留在照度適宜的區域。少數明顯對白光表現趨避行為的幼鱟,大多是向暗區移動,對白光呈現逃避的特性。分別在綠紅藍三種色光的環境下,多數鱟會持續停留在初始區域。少數明顯對色光表現趨避行為的鱟,對綠光與藍光較會表現逃避的特性,呈現向暗區移動,對紅光的則顯示趨近的特性。二齡鱟能分別以嗅覺與視覺感知食物的位置並朝其方向移動接近。

疫情之下的學習—探討ChatGPT對於高中學生數學混成學 習成效與學習參與度之影響

本研究首先透過自行設計之數學混成學習挑戰問卷,了解臺灣學生認為數學混成學習效果的成因,並以此為基礎開發出數學混成學習智慧輔助教具。本研究開發之教具整合人工智慧聊天機器人ChatGPT與通訊軟體LINE,讓學習者在進行數學混成學習時可及時解決疑惑。最終,透過準實驗設計,驗證該教具的介入是否對於學習者在數學混成學習中有正向的幫助。結果表明將該教具導入於數學混成學習中可以有效提升學生的學習成效以及課堂的參與度。學生在課堂中學習效果不佳的原因多與遇到問題無法及時得到幫助而導致的課堂低參與度有關,此教具有助於對上述問題產生正面影響,並為混成學習提供啟示。

太陽能智慧儲能探究與改良

近年來,政府積極推動綠色能源,太陽能光電也愈加廣泛地被使用,但市售產品仍存在一些缺點,包括電源轉換易出現空窗期,導致兩電力無法接續迫使電器無故被關機。而逆變器是系統中最易故障設備,常以定時、光控或手動方式延長壽命不僅不人性化,當遇故障遠端者也不會第一時間得知,且須返回以人工切至市電才有電力可用。此外,目前流行以鋰電池當作儲存設備,若不幸遇充電管理異常會導致發熱膨脹有危險疑慮。上述問題逐一分析融合智慧、監控、管理、便利與實用五大面向,尋求最佳的改善方式,共同打造更好的綠能環境。

天文密碼

本研究探討平面中三圓的關係,其中圓O固定不動,圓O1以逆時針方向滾動且繞行圓O;而圓O2同時也以逆時針方向滾動且繞行動圓圓O1。其中圓O1與圓O2上各有一動點P、Q。三圓一開始為圓O2分別與圓O和圓O1外切,且O 、Q、P三點成一直線,Q點介於O 、P兩點之間。當 ̅OO1與x軸夾角為θ時,先以繪圖軟體了解動點的軌跡;其次以三角比的概念求得P、Q兩點的坐標;最後再以電腦繪圖軟體,製作當三點共線時之θ值,並藉由函數圖形了解三點之中何者介於其他兩點之間。本研究由原本的三圓外切的情形,邁向討論三圓外離的情況,猶如恆星、行星、衛星三者的運行,進而以各圓半徑、兩圓連心距、繞行角度為變數,歸納合理的數學式,以利日後進行更廣泛的研究。

醇醇欲動滑油滋-利用馬蘭戈尼作用探討苦茶油純不純

我們選用八種油品與兩種醇類做液滴擴散實驗,發現異丙醇擴散速度過快,所以選用乙醇進行後續實驗,並加入中性藍色顏料作為染劑。再以四種乙醇濃度(95%、90%、85%、80%),對不同油品進行液滴擴散實驗,發現苦茶油加入乙醇液滴不會散開,其他油品在滴入95%乙醇時,液滴擴散面積最大,其他濃度的擴散情形則表現不一。我們以三種市售苦茶油進行實驗,發現液滴皆不會有擴散的現象,但加入大豆油混合時,當混油的多元不飽和脂肪酸高於10%,就會有擴散情形,另外,我們利用豬油加入大豆油中,當多元不飽和脂肪酸低於10%就會有液滴縮回的情形。因此我們認為可利用85%的染色乙醇來判斷苦茶油的純度是否達94%以上。