全國中小學科展

第50屆--民國99年

挑戰3952─全世界最高的無線感測網路系統

本研究以無線感測網路技術,在最短時間內精確定位山難救援範圍。於登山客身上裝備具有全球定位系統(Global Position System, GPS)的無線網路感測器(Octopus),取得登山客行走軌跡之經緯度,透過Octopus進行登山客間的資料交換,在登山客通過基地台接受範圍內傳遞登山軌跡資料,可增加資料傳輸效率。 研究中發現登山速度與休息時間分別呈現常態分布,兩者間關係不大。再以亂數跑出登山軌跡模擬;發現人數增加亦可有效增加資料傳輸效率。於臺北市象山進行實測,發現登山習慣與基地台位置會影響資料傳輸效率,並證實交換機制具可行性。 未來將整合基地台與資料交換功能的設定,規劃效益最佳的系統,讓登山客在安全性更高的情況下享受登山樂趣,期望再將應用延伸至生態保育。

螺旋彈簧

在物理實驗 “彈簧的實驗”中可發現彈簧具有相當多有趣的性質。其中一性質為:當它被垂直掛吊時,會分布的疏密不均。本文將探討彈簧於水平面上,一端固定於旋轉中心,繞中心之垂直軸轉動時的彈簧伸長量及分布,找出相關的變因並觀察之。變因包括加於尾端的質量、彈簧性質、旋轉角速率…等等。 最後結論所提出的除了可以很直覺地預料的性質(如: 轉速愈快,彈簧伸長量愈大)以外,本文歸納出彈簧之分布曲線之數學行式,更探討了彈簧之理論無限延伸條件、彈簧分布與各變因的關係等等不為人知的現象。

『筷』智人口

研究、探討吸管填塞物、吸管軟硬度、吸管容積、黏土材質、黏土填塞吸管方式,以及整體排笛製作方式等各項變因,對自製吸管排笛所發出的響度以及音階的影響,嘗試尋祕以較快速、較精準的方式,製作出屬於自己的自製樂器 – 吸管排笛。

由人工智慧的DNA序列分析-探討拖鞋蘭的親緣關係之可行性研究

本文籍由人工智慧理論中的模糊理論方法,設計出一套對DNA序列的分類方式,並做生物數值理論分析,再以雜交過後的拖鞋蘭當作樣本,進行生物試驗檢定。 在此我們以不同原生種的拖鞋蘭分別作為學習樣本,再以雜交之後的雜交種拖鞋蘭來檢視,是否我們的方法具有實際臨床實驗的正確性及價值,本方法主要以人工智慧中的模糊理論來進行,將所有胺基酸序列進行分類,在量化分析之前必須先將電泳儀分析出非ATCG的字元做前置處理,然後利用歐式距離,來對雜交種的胺基酸資料進行檢核,發現可以分辨出相互的親緣關係,驗證了有效提高植物DNA種屬鑑定分類的正確性。

巧克力發電囉

本研究的目的是探討以可可豆萃取物(即巧克力)作為染料敏化太陽能電池(Dye Sensitized Solar Cell,DSSC)的染劑之產電效率與其發電機制。染料敏化太陽能電池是薄膜太陽能電池的一種,具有製程簡單與設備進入門檻低等優點,目前已經有商業化產品問世。食品級巧克力製備的DSSC,其入射光電子轉換效率(IPCE)介於1~3.5%,且在紅外光區(800-1000 nm)有最大的轉換效率3.5%,可以大量的利用葉綠素所無法利用的太陽能產生較多的電能,在800 Lux下即可產生近0.4V的電壓,較海藻DSSC提升了近兩倍的電壓,一周的保存實驗,電壓僅下降約7.48%,遠較膠體DSSC的58%為佳。可可粉,可可脂,巧克力的酒精溶液全波段掃描圖譜顯示,可可豆萃取物製備的太陽能電池,同時具有染料敏化太陽能電池與溫差電池之功能。三種可可豆萃取物所製備的DSSC中,可可粉DSSC產生的光子電子轉換效率最高,可達85%以上。

流光流熱留光留熱--太陽爐研究

我們的研究由文獻探討中獲得很多知識及經驗,然後摸索文獻中箱型、折疊式、拋物線式等各式太陽爐的製作原理、和操作方法。配合太陽仰角、方位和時間的關係,想辦法設計適合台灣地區各季節都可以使用的太陽爐。 綜合了吸收光熱的鍋子「留光」比較,同時配合太陽光移動、及反光板的「流光」聚光調整,加上減少熱量流失、及使用墊架增加熱氣流對流的「流熱」設計,還有箱型天窗、包住鍋子的塑膠袋溫室保溫的「留熱」效果…等研究,我們終於研究出最短在30分鐘就可以煮熟食物的太陽爐、和操作方法。 流光、流熱、留光、留熱真是這次科展之旅的寫照。我們的研究,記錄了這次太陽爐實驗所得到的結果與經驗,願繼續努力,以求真、求善、求美。

以氣旋式裝置捕捉二氧化碳

本研究是以自製創新的氣旋式裝置來提昇二氧化碳捕捉效率,並搭配改變吸收液的表面張力以增加二氧化碳的吸收效率,希望能藉由實驗的探討,集思廣義,創造出更好的減碳設備,改善溫室效應。

排笛排敵

『正確的使用筷子』一直是我們所忽略的議題,中國人使用筷子用餐是從遠古流傳下來的,古時又稱其為「箸」,日常生活當中對筷子的運用是非常有講究的。但反觀現代人能正確使用筷子的人數卻越來越少,到底怎樣的一雙筷子才是適合我們自己的呢?筷子要多長?筷子要使用哪一種材質好呢?要怎麼握筷子呢?筷子越輕越好還是越重越好呢?有沒有正確輔助的方法?希望能藉由這樣的研究,找出適合輔助大家正確的握筷姿勢,讓大家能輕鬆的使用筷子。

紅外線的異想世界

我們所進行的研究,是利用最近相當盛行的紅外線攝影,來探索自然界中紅外線世界的科學原理和現象;透過特殊的紅外線濾鏡,搭配攝影機的CCD特殊功能,揭露有機世界、無機世界之間的紅外線特質,做為後續研究發展的基礎。 發現紅外線世界和我們熟悉的可見光多采多姿,最大的不同點就在於單純的量化,紅外線表現出來的只有能量的多寡-利用電腦圖像軟體Photoshop解析其中的色階強度,雖然在研究過程中感受到的是如圖片的黑白灰階,但呈現出來的科學現象卻遠比可見光世界來得精采;讓我們能以紅外線的量化數據,來嘗試解讀各種自然現象。 這整個實驗設計約可分為三大類,一是包含日月雲天體的探索,二是有機世界的表象,三則是人造與無機世界的紅外線特質。

彩衣、殘衣—釉色變因探討

為了送給學長姊禮物,我們踏入了釉藥的研究之路,因為受限於安全與設備,我們只能使用電窯燒製作品,因此皆為氧化燒成,過程中,我們初步發現排窯的方式有影響,於是我們的研究方法,包括棚板的放置方式、釉藥配方的調整、升溫曲線的規劃以及陶土的組合等等定量的做法,幾經嘗試,我們總算找到學校電窯溫度變化情況,並得以妥適調控,最後也得到許多可用的釉藥,包含黑色、白色、紅色、綠色、藍色、黃色以及結晶釉、均釉等色彩特別的釉,並進一步將單一釉藥互相搭配使用,也得到不錯的成品,目前繼續努力的目標是希望能用電窯燒出更具有溫潤效果的釉藥,以及更好的燒製方法,讓釉藥呈現更多色彩的變化。