第46屆--民國95年

一、背景簡介：在現代工商業的時代幾乎家家都有電風扇，在此專案特別研究電風扇的改良和對人類生活的影響二、創新所在：（一）在電風扇上，加上角度定點暫留， 使電風扇一樣會旋轉， 還會在設的定點角度吹久一點。（二）電風扇有自動感溫功能，能自動感測溫度並調整風量。（三）增加安全功能，當人很靠近時停止風扇轉動。

為了讓在行駛的車子能夠更安心的上路、遊玩和快快樂樂的回家，我們想出 2 個 SPECIALIDEA 可以讓行車更為安全，肇事機會變低。

我們希望嘗試雙氧水電池這個新議題與其他氧化劑次氯酸鈉、硝酸鐵電池，是希望它可以在實驗是輕易製作，且是環保而強力穩定的電池。實驗的過程我們儘可能使用低污染的材料，也發現一些不錯的實驗結果： \r 一、雙氧水電池，燒杯中直接反應：以10%雙氧水、Zn當陽極所產生的電壓電流最大，比文獻提到的A1電極好。 \r 二、雙氧水電池微型化，H2O2 30%中加入寒天末、碳粉與少量磷酸鈉，可產生大且穩定的電流與電壓。如此製作的電池，並不亞於市售電池。 \r 三、三種電池的比較，以H2O2最為穩定，Zn或Mg為電極可以產生很大的輸出電流。NaCIO與Fe(NO3)3水溶液電池，反應速率太快，電池雖有高電壓與電流，但不是很穩定。H2O2確實可以發展為強力環保電池。

所謂約瑟夫問題，就是有 n 個自然數排成一環狀，從頭開始，殺 1(個數)留 1(個數)，求最後留下的數會是多少？該問題在台灣的全國中小學科學展覽出現多次（如表二）。而資訊界演算法大師 Donlad E. Knuth 在其著作 The Art of Programing，CONCRETE MATHEMATICS（具體數學），針對該數列作詳細的說明；但是，不論是歷屆科學展覽或是大師著作，對於該問題，都只是談及殺 1 留β或是殺α留 1。筆者本研究中利用獨創α分類、n 及 k 分類、F 函數、b 函數及循環節，將約瑟夫問題探討範圍提升至殺α(個數)留β(個數)，求倒數第 k 個留下的數是多少？

新竹以東北季風名聞台灣。近幾年我們發現這美麗的風城一到十月份頭前溪河床上的沙被強勁的季風吹入新竹市，讓新竹壟罩在宛如小型沙塵暴的漫天風沙中，這景象令人擔憂。經過我們研究先以吸管束成風洞裝置，風扇為風源模擬河邊自然風的實驗發現 2cm 長的吸管便可達到風洞效果使風保持平穩，在控制風角度的實驗中以 40 度的風向最符合我們發現溪邊的沙丘角度。在沙量的實驗，我們改變風速，發現地表風速在 2.5m/s 以上，表面的沙子會飛走。定沙實驗以覆蓋洗衣網的效果最佳，能定住 92.2%。防風牆 1/2 圓弧具較佳的定沙效果，一層則可定住 88%的沙，3 層即可達到幾乎百分之百定沙。另外一層柵欄與風向的角度約 60 度與沙面的角度約 135 度可定住 54.5%的沙。在撒水的實驗中只要 0.5%的水就可以定住 70%的沙子，推測水的定沙原理不是靠水的重量是因水的存在增加沙粒間的吸引力。最後，我們實地觀察測量提出沙塵暴的防治可分三方面進行：一、頭前溪左岸應以定沙管理為主；高灘地或民眾休憩的河濱公園的開發應設在右岸。二、定沙管理分兩部份：一是有條件開放農民種植低污染的農業如牧草，一是計畫性的設置定沙柵及定沙牆與覆蓋沙面。三、採砂與運送要利用科學方法：加裝噴霧器噴水或密閉式運送，可節省可觀的砂石與降低環境的汙染。

葡萄果粉指的是葡萄外一層白霧狀的粉末，根據\r 文獻的說明(梁小娥、張大鵬，2000)，葡萄果粉是酵母\r 菌的聚集，葡萄上有多種酵母菌，於成熟後不同含量、\r 不同品種的酵母菌可以釀出不同風味的葡萄酒。\r 於是我們使用可以培養酵母菌的培養基\r (glucose-yeast extract-peptone broth)來進行果粉的培\r 養。在過程中，我們發現果粉的培養是比較容易的，\r 但要如何比較不同條件下，葡萄果粉生長情形，這一\r 點就是一個大難題。過程中我們想了很多方法，最後\r 找到一個方法，可以較客觀的進行不同條件下果粉生長比較。我們使用的是單位面積上的果\r 粉含量。利用阿基米德原理，測量出葡萄的體積，再使用球體體積與表面積的關係，推算出\r 葡萄表面積的近似值。(詳見實驗方法)\r 葡萄果粉經過培養之後，我們可以分離出五種微生物，分別是拋孢酵母(Sporobolomyces\r roseus)、芽枝枝孢黴 (Cladosporium chadosporiodes)、發酵型結合酵母(Zygosaccharomyces\r fermentati)、泛菌(Pantoea agglomerans)、仙人掌桿菌(Bacillus cereus)，其中芽枝枝孢黴與仙人\r 掌桿菌是屬於對人體可能有害的，因此吃葡萄還是要吐葡萄皮，而且最好是要經過清洗。\r 另外，我們設計了三種條件──勃激素組(使葡萄生長得好)、正常組、鐵絲組(以鐵絲綁\r 緊枝條，使韌皮部運送養分困難)，來觀察葡萄生長的好壞與果粉生長的情形有無關係。我們\r 發現勃激素組與正常組的果粉生長速度與密度相似，且以勃激素組略佳，而鐵絲組的果粉生\r 長情形則是不佳。於是我們推論葡萄生長的好壞會影響果粉生長的情形。另外，我們將葡萄\r 上的果粉大致除去，並以手指沾取，經過一星期觀察新長出來的果粉，我們發現手指的細菌\r 無法生長於葡萄上，而且新長出來的果粉仍是五種已發現的微生物。以上兩實驗給我們一個\r 結論，證明了葡萄與果粉之間有某種程度的依存關係，但深入的機制我們還無法得知。

臺灣東部海域常有海豚造訪，賞鯨豚已成為熱門的海上知性活動；海豚擱淺時有所聞，對海豚造成生命危險。由於 clicks 是海豚用來判斷目標遠近，辨別目標大小、形狀的聲波，因此，本篇研究報告以海豚 clicks 為研究主題，探討海豚回聲定位之水下聲學。本研究首先於海洋動物園以水下收音設備記錄海豚聲音，以波形與頻譜分析其聲音特徵。研究中亦以虛像法聲波傳遞模型探討影響海豚回聲定位之因素，發現海豚與目標物之距離、以及海水深度對海豚回聲之返回時間與波形都有顯著影響。從聲波之反射與干涉之分析，我們進一步得知不同材質的物體由於其反射係數不同，因此聲波的疊加可導致回聲強度的差異，海豚藉此可以分辨兩物體材質是否相同；當海豚偵測的目標形狀不同時，物體的頂點就是聲波的散射中心，因為它們產生的回聲疊加以後的干涉圖像不同，海豚藉此可以分辨不同形狀與大小的目標物。由此研究結果可推測海豚之回聲系統不僅為一維之訊號傳遞，更有產生二維或立體圖像之能力。

食物抗氧化活性為現代人營養選擇的重要指標，本研究以抗氧化物的還原能力，分析常見蔬果、飲料等食品之總抗氧化力，提供日常食物選擇上的參考依據。進一步探討果實不同部位的抗氧化活性差異中，顯示多數水果果肉均非總抗氧化活性最佳部位，可以將全果實或種子部位均質後飲用，可以獲得更多的抗氧化營養成分。並且從栽培方法與栽培基質的研究結果中，顯示有機栽培方法及牛奶施肥方式，對於增加蔬菜中之總抗氧化活性確實有非常顯著的影響。

※本文所探討的是關於有趣的移位遊戲 (本文問題一，共討論三種情形)：偶數個硬幣依序交錯排成一直線，設有反面硬幣數n 個(ex.正、反、正、反→反、反、正、正)，最少移動次數 n(n+1) /2次；偶數個硬幣數非交錯(ex. 正、正、反、反→反、反、正、正)，最少移動次數n2次；與奇數個硬幣數非交錯排列(ex. 正、正、反→反、正、正)，最少移動次數n(n+1)次。 (本文問題二，共討論五種情形)：利用技巧定義出｢跳島攻法｣，當移動過程符合跳島攻法，可得到最少移動次數步驟，其最少移動次數的公式：※當符合（空格數/字母數）≦1/2 時，奇數個字母為 N2 + 3N − 8/2 次；偶數個字母為 N(N +1)/2 次。 以上雙主題研究皆以數學歸納法證明公式正確性，希望藉此推廣到一般移位遊戲，謝謝！

本實驗利用酸、鹼水溶液在廣用試劑檢驗下會呈現不同的顏色，以影像處理軟體擷取顏色之 RGB 值，將各個不同的 PH 值所呈現的顏色數據化。