全國中小學科展

高中組

超音波對白線斑蚊幼蟲的致死反應

台灣中南部登革熱肆虐,而病媒蚊為其主要傳播媒介,因此本研究想找出更為有效的病媒蚊防治方法。我們選擇特定超音波頻率對白線斑蚊幼蟲(Aedes albopictus)做致死實驗。以常見的水桶模擬不同體積與深淺的環境積水(病媒蚊主要孳生源)、超音波傳導器的擺放位置及發射時間作為實驗變因。根據實驗結果發現,體積大小於超音波傳導器可作用的水體範圍下,寬淺的水體較窄深的水體能獲得更高的致死率,且對其他生物影響不顯著。本研究發現以超音波撲殺病媒蚊幼蟲較化學性與生物性防治法更為低汙染、高專一。

被禁錮的軌跡-探討簡諧動點之中心軌跡

本篇研究主要探討角速度相同的數個簡諧動點之質量中心的軌跡。我們先從兩分別在不同線段上做簡諧運動的動點 P'、Q'之中點M出發,觀察並研究出其軌跡範圍,接著推導出其軌跡方程式。同時進一步分析不同線段相交情形之間的關聯性。另外我們討論 P'、Q'有權重的情況,此時M為P'Q' m:n內分點,發現結果與中點情況十分類似。 接著,我們研究三個動點的情況,觀察三動點重心的軌跡圖形,進而推廣為k個動點,此外我們也做了初步的三維推廣。

淺層地熱之研究與低溫史特林發動機之應用

我們以γ構型史特林引擎為基礎,結合自由活塞的結構,再加上線性發電模組,設計出一台可在溫泉環境中發電的地熱發電機,因製作精度不良且材料選擇錯誤,第一代原型機模型僅運轉1分鐘即損毀,不過已足以證明其理論與方向的正確性,針對第一代原型機的缺失,我們著手製作第二代改良型,將引擎分為熱交換模組與動力模組2部分,解決溫差造成水凝結的問題,我們並將它命名為分離式γ-自由活塞型史特林引擎,最後我們以實驗證明「淺層地熱發電」的可行性,為綠色能源提供另一種選項。

綠屋頂實現室內舒適溫度之研究

本研究為透過各種植物的生長特性搭配不同生長介質,搭建一綠屋頂模組,觀察其室內外溫度變化,找尋最佳的綠屋頂組合,自製遠端監控以及精緻化滴灌系統以期在使用最少水分的情況下,使我們的建築物內部溫度能夠保持舒適溫度(24.2℃~28.6℃),如此一來,不但能夠讓我們的生活更舒適,也能不使用冷氣機降溫,達到節能減碳的效果。

百元語音辨識系統

探討在低成本下,完成非特定人語音辨識的可行性,讓一般廉價的小家電,擁有精準的語音辨識能力。 為使成本降低,必須要設計一個ROM、RAM使用很少、反應速度很快、辨識能力高的語音辨識系統,整理作品重點如下: 一. 音節簡化:發音去掉聲音調後,再將同類聲音進行整併,整理出133 個音節→資料量是繁體13060 字數的1/100 二. 資料庫化簡:使用整數的指數取代符點運算→資料量為傳統的語音特徵的1/20 三. 語音辨識演算法:使用梅爾倒頻譜係數、隱藏馬可夫模型 四. 處理器:用16 位元的整數運算,可在低價的處理器上執行 五. 訓練用的語音:向中華民國計算語言學學會(MAT)購買純語音的資料庫 完成麵包板上的百元語音辨識系統:

改良型殘障人士專用滑鼠

瑞典的眼控團隊使用眼控視頻遊戲的發明者發明的眼球追蹤器(eye-tracking)。該技術是使用感應器追蹤使用者的眼睛,讓滑鼠跟著眼睛瞳位方向移動,便能向下或向上滾動、選擇、打開和關閉電腦上的專案。針對重度癱瘓肢體障礙者,或是身上沒有身體部位可操作開關的患者,此產品是一個很關鍵的輔具,能讓使用者使用眼球動作完全操作電腦。而日本近畿大學宣佈開發出了全球首創的呼氣滑鼠。將一根管子銜在口中,通過呼吸氣來控制電腦。使用者通過呼吸氣的時間長短和強弱的不同就可實現移動游標和按鍵功能。 本研究是基於改善行動不便者為考慮,期望開發出適用於不同種類殘障人士都可使用的電腦操縱輔具,幫助殘障人士使用電腦,間接提升生活的品質。

螺夫有復-田螺及福壽螺對環境因子的耐受度差異探究

本研究是在探討田螺及福壽螺對環境因子的耐受度差異,希望能藉由發現兩者適應環境的差異,使目前面臨消失的田螺能抵抗福壽螺的入侵,以此作為未來防治福壽螺的參考方向,進而找到防治福壽螺、復育田螺的方法。 本研究發現:在低溫下,田螺由低溫復甦的速度大於福壽螺,田螺的活動力也顯著的優於福壽螺。此外,田螺較福壽螺耐強酸(pH3、4)。而防治福壽螺的苦茶粕與Morpholine,只有在特定濃度時,田螺的忍受度才優於福壽螺。田螺在低溶氧量環境下活動力較低,但若完全不接觸空氣,田螺有較持久的不換氣能力。田螺在黑暗中的活動比例明顯優於福壽螺。再者,田螺能忍受的溫度範圍也較福壽螺廣。田螺與福壽螺皆有雲集現象。

頂天立地的水滴-液體形變能量損耗與等效摩擦力的探討

水在鋁面之間受力外力作用時,鋁面下移及上拉畫出受力的F-x圖不一致,圖形所為面積即損失的能量。 為了解釋能量散失,建立兩種能量損失的機制(模型一及模型二),定義物理量:「等效摩擦力」及「損耗係數」討論水的特性。 調製不同黏稠度的CMC水溶液,分別測其等效摩擦力及損耗係數,以及形變時的F-t圖。驗證並解釋液體形變,液體種類的不同,能量損失情形也不同。 由液體形狀的面向,以「紙片模型」再探討。透過曲線擬合液體外形,發現液體受壓向下時,固液交界面有作用力影響液體形狀。 兩者計算出的等效摩擦力相當接近,因此可說是本實驗結果的雙重驗證。 最後以障礙張力Barrier tension表示固液界面的張力,其值與水表面張力接近,代表兩者共同影響形變外形。

水錘與負水錘,與干涉

我們看到了一段關於水錘送水機的影片,引發對水錘現象的興趣,在瀏覽過一些相關資料之後,我們決定設計實驗來進一步了解此現象,而最重要的壓力計在我們奔走於各學校之後終於有了著落,我們開始組裝實驗裝置,並且在實驗過程中遇上問題時不斷改裝它。我們以壓力計來測量閥門快速關閉時所產生的壓力波,並比較其對流速的關係及其遞減的圖形。而在過程中我們發現電磁閥關閉時產生的壓力波的第一個波峰特別小,於是我們也試著去探討造成此現象的原因。接著我們在一些文獻中發現快速打開閥門會造成類似水錘的負水錘現象,所以我們也利用分析水錘現象的方法來分析它。最後我們重新組裝一個能夠同時關上水管兩端閥門的裝置,來觀察二壓力波干涉的圖形。

冷暖自知的長鼻子小丑

龍眼雞(Pyrops candelarius)分佈金門及東南亞,它具紅色額頂凸、黃綠體色,如同長鼻子小丑。我的研究目的︰一、普查它的生態環境;二、計算族群量;三、體紋的保護色;四、額頂凸的保護色。 樣區調查發現當龍眼雞有多種宿主選擇時,會優先選擇龍眼樹。五次捉放法估出秋、冬族群量達253±20 隻,並14次調查發現高溫時,個體的活動力會增加,推測秋冬時它會移到他處棲息。 利用高溫、低溫的飼養箱,證明額頂凸受溫度改變而變色,高溫為紅色,低溫為黃色,推測額頂凸具擬態龍眼幼枝,其中幼枝夏天為紅色、冬天轉為黃色。由於樹葉光影、蟲體黃白斑紋的佔有率分別為46.2%±3.47%、48%±1.87%,兩者數據雷同,推測黃白斑紋為模擬光影的保護色。期許未來探究龍眼雞利用溫度調解生理的機制。