全國中小學科展

第63屆--民國112年

變化球-球化時間對球墨鑄鐵球化率及機械性質探討

本實驗以碳當量約4.3%的鑄鐵液,經球化處理,於不同等待時間下進行澆鑄,探討球化後等待時間對球墨鑄鐵球化率、石墨分佈及強硬度等機械性質之影響。 實驗過程以固定成份材質於球化桶進行球化處理後,分別等待5、10、15分鐘澆鑄至預先完成的鑄模中,待凝固冷卻後取出鑄件,並於切割及加工處理後進行各項實驗探討。 從實驗結果得知,球化反應10分鐘內澆鑄試片其球化率、強度硬度可達最佳值。極限強度達55.18kg/㎜2,為未球化試片之極限強度12.97kg/㎜2的4倍以上,等待時間超過10分鐘後強度與硬度隨著球化率有下降趨勢。但伸長率及降伏值都有倍數成長,而對硬度僅有少量提升。

防傾防危助老枴杖

台灣進入超高齡社會,設計枴杖以達防傾防危助老。 研究顯示:(1)市售枴杖以單點拐為主,約占82%。(2)枴杖底面積與傾角呈正相關,杖長與傾角呈負相關。(3)(抗力矩/施力矩)比值與傾角呈正相關。當比值正六邊形>正五邊形>正方形>正三角形。(4)超音波距地地高度與可測距離呈負相關。若距地高0-10cm,可精確量測距離為2~200cm及400cm間。(5)障礙物偏轉17~63度,測距與偏角呈正相關性,若角度>63度,超音波測距近乎失效。(6)體溫趨勢:頭>身>四肢。量測體溫修正:正確體溫=舌下溫=手掌測溫+2.31度C。(7)正確環境溫= 26.63+(感測溫-26.63)*1.33。(8)自動量測步數:枴杖步數正確率與振數常除數N值呈正相關。當N=8時,正確率約為97%,可由枴杖步數反推人行走步數。

Arduino與Excel在化學反應連續量測之應用—秒錶實驗

硫酸鈉水溶液與鹽酸溶液反應會產生硫沉澱,沉澱量變化可用來表示化學反應快慢。近年來,數位量測取代肉眼觀察,但量測終點的閥值卻都是由實驗者主觀地自訂。我們不斷改進實驗,做了以下努力與成效: 一、 利用ARDUINO配合光敏電阻進行全程連續量測,並由數值分布圖發現硫沉澱速度並非固定。 二、 因為有讀取到全程連續量測值,我們測試出同時配合EXCEL的AVERAGE 與高次方TREND函數進行數據優化,可以成功反推每個瞬間反應速度。 三、 由全程連續量測發現,原想以反應結束的時間做為閥值是不可行,但我們意外找出非人為定義之閥值,且此閥值不受(1)外在光源強度、(2)容器深淺或容量、(3)感應器校準與否之影響。 四、 我們求得達到反應最快時之反應速率級數。

魔鬼藏在細節中-實時影像隱藏浮水印

本研究旨在透過DCT-SVD演算法,即時對動態影像,嵌入人眼幾乎不可見的浮水印。經過測試,該演算法具有一定的抗攻擊性,可以保障影像受到他人壓縮、裁剪等操作後,能還原嵌入的浮水印資料。 嵌入的浮水印有多種用途。舉例來說,版權方可以在動態影像中,嵌入可辨識被授權者資訊的資料。當被授權者私自將影像給予未授權者,版權方可以透過還原浮水印的方式,追蹤違反授權的被授權者,並採取必要的法律行動,以保障版權方的權益。或者反過來思考,對於監視器畫面之類需要做為證物的影像,當偵測到浮水印遭到破壞時,就代表該影像經過人為修改,可能不具有法律效力。

以擴展顯微鏡探討年齡對果蠅腸道幹細胞粒線體的影響

腸道幹細胞能分化出其他細胞來維持腸道功能;個體老化時,腸道幹細胞的功能下降而導致腸道衰竭。粒線體能產生細胞所需的能量,當幹細胞分化時,粒線體形態也會跟著改變,推測粒線體的形態和幹細胞的功能相關。然而年齡是否會改變腸道幹細胞內粒線體的形態並不清楚。在本研究中,我們利用免疫螢光染色發現年齡增加會讓果蠅腸道幹細胞中的粒線體變得破碎。因為粒線體非常小,過去以電子顯微鏡觀察粒線體結構非常耗時,我們利用擴展顯微鏡技術將腸道幹細胞中的粒線體放大而不影響其結構。藉此技術,可更精準的觀察年齡對粒線體和其內膜的影響。研究結果發現年齡會影響果蠅腸道幹細胞內粒線體的形態,盼未來能有更深入的研究與醫療應用。

精誠所至金石為開

將n個礦石分成m袋,每袋礦石數分別為a1,a2,……,am個,每一輪調換或不調換順序放入m袋中,放若干輪後使得各袋礦石數相等,那麼最少放幾輪即可使各袋礦石數相等? 首先用窮舉法尋找 n,m 較小的情形,之後將其一般化,得到任意 n 個礦石分成任意m袋後,可以放的輪數,及該輪數下各袋礦石的數量。接著,將情形分為m|n及 m∤n兩種,探討在該情形下任意a1,a2,……,am 最少放幾輪相等,研究後得到至多放幾輪即可相等以及在特定條件下,能找到最少輪數。最後在研究m∤n的過程中,從重複組合的觀點,得到有趣的結論,將n個礦石分成m袋後,放 m/s 輪總共會有幾套。

天吶~我用蛋白把湯變清澈了 —蛋白打發的泡沫對食材浮沫的吸附力探討

實驗中蛋白打發最佳的情況,是使用電動打蛋器打發3分鐘綿密的雞蛋蛋白。打發的蛋白加鹽1克水煮後,打發的蛋白體積最大的狀況96.7±5.4ml,而且蛋白加鹽煮起來QQ的不易破掉,所以之後的實驗在打發的蛋白前都加1克的鹽。以下是每種食材產生浮沫的處理方法最佳方式為: 牛肉水煮沸後30秒,加入打發1分鐘的蛋白不攪動。 牛骨加入蛋白時機是在水煮90℃時,加入打發3分鐘的蛋白後不攪動。 豬骨水滾後60秒加入打發3分鐘的蛋白攪動30秒。 蛤蜊水煮沸後馬上加入打發3分鐘的蛋白攪動60秒,可使湯變得更清澈。 蝦頭水煮沸後30秒時加入打發5分鐘的蛋白後不攪動。 魚骨加入打發3分鐘的蛋白後攪動60秒,效果最佳。

願護天下銀齡俱歡顏-縮減數位落差提升社會福祉

新冠疫情期間因應確診者隔離政策,線上看診重要性大大提升,在需求量越來越多的情況下,許多問題也浮出檯面。經由資料蒐集、討論與訪談診所人員後,我們發現有很多高齡者因數位落差而不會操作線上看診,導致被排除於醫療網之外。因此決定將主題聚焦於如何改善高齡者的數位落差,讓他們學會線上看診的操作,確保看診權益。我們的解決方法以民眾較常接觸的地方診所為中心,思考診所的服務創新以及如何改善服務流程。後續再更深入探討縮減數位落差的方法,可結合地方志工以建立完善的社會支持系統,即整合流程方案,逐步降低高齡者的數位落差,提供另一個就醫管道,增進社會福址。

「鈦」需要了,「啡」你不可-咖啡因對鈣鈦礦太陽能電池之主動層改質

隨著人類越來越重視綠色能源,太陽能的開發成為科學家積極發展的項目,而鈣鈦礦太陽能電池為近期最具有潛力的一種電池,其採用溶液塗佈的方式製造,製程相較於傳統矽晶太陽能電池簡單許多,但鈣鈦礦卻十分容易受環境影響而降解。而咖啡因作為一種生物鹼,能釋出電子填補鈣鈦礦層表面的正電缺陷,以增加電池效率及壽命。因此本研究希望透過在電池中加入咖啡因,提升電池的效率。在本研究中,我們將不同濃度的咖啡因或氯化咖啡因加入鈣鈦礦溶液,製作成太陽能電池,再對電池的各項光伏數值及鈣鈦礦表面狀況進行測量,以找出最能提升鈣鈦礦太陽能電池效率的咖啡因濃度,以及咖啡因氯化前後對電池影響之比較。

圓形畢露:--利用「cyclos」得到常見基本幾何作圖結果之探討

本作品主要研究一種作圖工具「cyclos」,其規則如下:在平面上,可以以兩點距離為直徑作過此兩點的圓、以不共線三點作圓或在圓上標點。我們盡量避免了使用解析的方法。我們使用了這個工具證明了原題,並進一步作出兩點之中點、三點作三角形之五心以及其他的相關結構的作法。且利用精準繪出長度的方式,導出a¯AB,aϵ{α0+∑∞i=1αi√(i+1) |α0、αiϵQ,αi≠0 for finitely many} 並給出詳細證明。