第63屆--民國112年

夏日經常看到市場的阿公阿嬤在拍瓜聽音選瓜，令人疑惑拍西瓜真可選中好吃的西瓜嗎？正巧六年級的自然課中學到音叉敲擊時的聲音振動及頻率高低關係，引發我們的聯想：可以應用AI人工智慧的聲音辨識技術來正確辨識西瓜的新鮮／成熟度 ，甚至利用手機 App進行有效判別嗎？ 本研究中發現： 1) 不同位置的果肉，甜度也會有所不同；不論大小顆，西瓜中心果肉是最甜的部份；2)西瓜的密度與西瓜甜度無明顯相關；3)冬天西瓜放置兩週（成熟）可能達到最佳甜度，放置四週（過熟）甜度則大幅降低 。 本研究有兩項設計：1)製作一款固定敲擊力量的敲擊器；2)全國首創西瓜新鮮／成熟度辨識App，可以讓消費者方便地用手機即可挑選成熟好吃又甜的西瓜，這是本研究最大貢獻。

本研究主要是以Arduino為核心，製造出穩定度高且能自由開發各種智慧練球功能的桌球練習機。我從小喜歡動手拆裝機器和寫電腦程式，我的好朋友是桌球校隊，他希望擁有一台自己的桌球練習機，但是市售機器很貴，於是引發我的製作靈感。我以Arduino控制無刷馬達和伺服馬達閘門，使用 3D列印製作機身，再以手機藍牙App控制練習機，能發出不同速度的直球以及左右旋球，最後我加入腳架旋轉Arduino套件、人臉辨識及智慧練球模式（發遠身球及隨機出球功能）。穩定度的測試結果顯示：直球落點和左、右旋球皆穩定；選手測試心得都覺得新奇有趣。本研究的特點是首創智慧練球功能，兼具模組化、快速組裝、輕便、便宜、發球穩定的優點，可作為桌球校隊訓練設備。

近年河川或海上塑膠垃圾與油汙對環境造成傷害，解決環境污染備受重視。近期荷蘭用-大氣泡屏障，成功將塑膠垃圾阻攔，因此我們興起了「尋找最佳氣泡牆模型」。本研究目的為：分析「氣泡牆形狀、氣泡間隔以及氣泡大小」是否影響攔阻效果。結果發現：1.凹向水源300弧線氣泡牆攔阻效果最佳；2.氣泡越小間距越小，攔阻效果越好，此與荷蘭研究員論點相呼應；3.相較於形狀固定的塑膠垃圾，形狀會變的油汙較難攔阻；4.具厚度氣泡牆，攔阻效果更勝多道獨立的氣泡牆；5.「緊鄰的兩道300弧線氣泡牆」的攔阻效果是目前我們所做的模型中效果最好的。因此我們建議，未來在實際運用氣泡牆攔阻汙染源時，可採用此模式解決環境污染問題。

從導電黏土的製作原理，意外發現利用電阻差異製成的音樂鉛筆玩具，於是激發想像力要製成音樂黏土電子琴。本研究企圖尋找製作導電黏土與絕緣黏土條件，並利用材料組合的電阻差異製作音樂黏土電子琴。研究發現，1. 自製導電黏土是可行的，比較不同的電解質，加鹽是比較好的選擇。2. 導電黏土採用中筋麵粉且不需加糯米粉較佳。3. 絕緣黏土的則適合加入糯米粉，並以橄欖油取代水。4.以導電黏土與絕緣黏土，搭配簡單電子材料可完成發光電路。5. 以IC NE555P製作音樂黏土加微量的純水調音，可有效增加黏土發聲音頻範圍。6. 用arduino可程式化將電阻值轉換成音頻的方法，能穩定發出固定音階，能製作音樂黏土電子琴。

此主題是探討水在傾斜表面上流動時所產生的水階現象。實驗結果，表面傾斜角度、單位時間的水流量、水的流速、表面粗糙度及表面材質等，皆會影響水階現象的產生。表面粗糙度越大，水階現象越明顯，水階是因為前方的水流流速因為摩擦力變慢，而後方水流追上前方，累積的結果就產生了水階現象。板子傾斜角度介於3度到60度之間皆會產生水階現象。傾斜角度越大時，其產生水階現象時的最大水流量值，卻顯著變小。原因是傾斜角度較大時，將造成水流速較快，若再加上水流量較大，大量的水就會相互覆蓋而無法產生水階的現象，因此角度大時反而要小的水流量才能顯現出水階現象。表面若為疏水性材質，造成水流集中而無法擴散流動，亦無法產生水階現象。

本研究在利用實驗法了解影響藍曬圖效果的因素。為使光源穩定且可操縱光源強度，故自製藍曬燈箱進行實驗；為客觀表述藍曬圖的品質，以色差儀測量，發現ΔE 值與藍曬圖品質有很好的相關性。 我們用 6 瓶裝紅酒木箱、7 組 T5 UVA 黑燈管、壓克力板隔開燈管與曬布、黑色 橡膠墊阻隔箱子內外光線進出。得到自製燈箱曝曬 15分鐘效果良好，並以此進行實驗。發現布料質量密度大、經緯密度大、單股平紋織法、厚度小有利於藍曬圖品質，而與吸水性、彈性等較無關；感光液在第二天、燈管亮數多時，藍曬圖效果較佳；定色劑以食醋效果最好；並發現藍曬圖不適合印在要常清洗的衣物。研究過程中意外發現感光液在第 30小時左右吸光度最大，表示溶液中檸檬酸根的濃度達到最高。

近年入侵外來種植物問題嚴重，造成農業損失，我們也在校園中發現某些樹木下方有雜草不易生長的現象，透過文獻探討得知許多常見植物皆有毒他作用。因此決定將其應用在雜草抑制層面，我們萃取常見植物（樟樹、榕樹、鳳凰木、金絲竹、血桐）的葉，施澆在作物（小白菜、九層塔及綠豆）和入侵外來種植物（空心蓮子草及大花咸豐草），觀察其萌發率和生長狀況。從實驗結果得知有些植物之毒他物質萃取液，能抑制入侵外來種植物而不影響作物生長，同時也利用土壤分析技術證明毒他物質不會影響土壤pH及電導率。本研究旨在找出種植不同作物的最佳雜草抑制方法，找出最適合之植物毒他物質萃取液種類與濃度，並發現毒他物質會影響植物根毛和維管束細胞的生長。

自配1%酚酞酒精溶液，在進行微型酸鹼顏色判斷時，會因為酸鹼溶液與指示劑之間比例問題，造成酚酞溶解度下降而出現白色混濁，造成顏色誤判；(1%酚酞酒精溶液/酸性水溶液)比值在pH=1、2之HCl水溶液產生白色的範圍依次為1.1~10.3、1.3~10.0；pH=1、2之H2SO4水溶液產生白色的範圍依次為1.4~15.0、1.8~10.0。0.1%、0.5%、1%酚酞在pH=14之NaOH水溶液，均可觀察到粉紅色褪色為無色；pH=15則因出現白色混濁，無法清楚判斷變色；0.5%酚酞在pH=-1的HCl、H2SO4可觀察淡淡橙色。0.07~0.6M的NaOH在0.01M酚酞中的褪色動力學，褪色反應隨著NaOH濃度增加而變快，可以得到反應速率常數k=0.032M-1s-1。而在NaOH溶液中加入酒精，酒精含量越高的情形下，會使得褪色的反應速率變慢；若改加入丙酮，反應速率差異不大。

鳥羽箭為鄒族獵人必須學習重要的狩獵技術，蘊含流體力學知識。經由耆老的指導鄒族鳥羽弓箭製作，發現鳥羽弓箭的確可以增加射程及準確率。接著進行最佳化探討，研究發現如下:(1)製弓要使用4節桂竹，(2)箭長度最佳為使用90公分箭竹，(3)最適合黏貼藍腹鷴羽毛於箭尾，(5)射擊的角度0o與45o有最遠的射程，箭尾增加射程及準確率也可於小型鳥羽箭射擊模型被證實。接著探討藍腹鷴羽毛作為箭羽的優點，經實體實驗及模擬實驗相互比對，發現藍腹鷴的羽毛具有穩定流場的功效，藉由實驗分析圖我們發現藍腹鷴鳥羽相較於其他羽毛有較高的風速，產生自較強氣流，紊流卻可減少，降低噪音。以上特點均可提高獵人狩獵成功率，同時支持原住民族科學也可以被西方科學證實。

臺灣扇角金龜是臺灣特有種的鞘翅目昆蟲，體色多變像閃亮的寶石，多生長在海拔一千公尺的森林裡，我們想要揭開此種特殊生物的生物行為，進行生態調查。為了觀察在土團中產卵孵化情形，我們將牠們帶回實驗室，模擬拉拉山環境條件進行飼養，完成兩代的生活史。鞘翅實驗中，發現太陽照射後顏色會改變，在覓食、求偶、躲避敵人等不同情況時，鞘翅顏色會改變，我們分析並歸納結果。將鞘翅固定在360度尺規，每30度改變角度觀察顏色變化，發現鞘翅顏色在一天中都有週期性變化，翠綠色和橙黃色鞘翅，改變日光角度後將呈現黃色；藍紫色鞘翅，改變日光角度後將呈現深藍色，當光強時呈現金屬光澤時，具有刺眼、隱蔽效果。