全國中小學科展

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國中組

電磁當道-鼠輩橫行

本研究以一般家庭電器用品、手機等所產生的電磁輻射作探討,全面探究常用家電所產生電磁波強弱散佈情形,並應用實驗檢測結果,對三組小白鼠進行家電以短距離、長時間及手機近距離的電磁輻射作用,以長期觀察小白鼠生長狀況、飲食、體重、迷宮測試覓食記憶反應時間、探索反應次數等之改變,進一步瞭解電磁波對小白鼠產生的影響,並期應用延伸此實驗成果,引起大眾對生活中無形之電磁波的注意及其對生物與自然生態影響的探討,並對電磁波輻射污染融入環境教育教材提供建言。

智慧翻轉,創造「棋機」~人工智慧黑白棋App研發

本研究以MIT App Inventer 2積木程式實作黑白棋App。其中AI棋手程式的估值函數參數有位價值、翻轉數和行動力。位價值是由預編的位置價值表查找,翻轉數是核算該棋步的翻子數量,行動力是前瞻一步時我方與敵方的合法棋步數差值。App下棋操作介面的設計,具有人與人、人與AI程式及AI與AI對弈等三種執行模式。其提供完整的棋步紀錄、合法棋步的提示及回溯上一步等功能,方便學習者使用。以內建的AI棋手程式對戰作實驗,用勝率來評估人工智慧程度及優劣,並可藉以不斷的調校權值以達最佳智能。結果可知:具有棋局遊戲開局、盤中、終局三階段走法有不同加權者的AI智能較高。未來還可將遊戲樹等相關AI走法搜尋演算法加入實作。

防風雨傘

在強風中使用雨傘,很容易因風壓造成雨傘翻覆損毀,本創作之目的為研發一種新型的雨傘來改善這個問題,我們在雨傘上裝一些導流板形成氣動面,讓風壓的作用力有其他方向的分向量,藉以降低損毀雨傘的作用力,另外雨傘旋轉所產生的角動量,會形成陀螺效應,使雨傘具有水平穩定的慣性,讓傘面不易翻轉,我們也製作了新型的雨傘的樣品與傳統雨傘相比較,大約可提升28%的抗風能力,可使雨傘在風中更穩定也更安全。

Oh!「葉」 ~利用手機光譜儀探討市售植物油在可見光雷射照射下發光之行為

本研究主要探討市售植物油受綠光及藍紫光照射後的發光行為。為了分析油品的發光情形,使用簡易手機光譜儀並輔以ImageJ來解析發光的波譜分布。 實驗發現綠光照射沙拉油及橄欖油皆會發出紅光,但前者是拉曼散射所致,而後者則是螢光效應所致,兩者強弱不同;以藍紫光照射,沙拉油發出連續光譜,而橄欖油只發出紅光。另外,葵花油、苦茶油、葡萄籽油受綠光及藍紫光照射後,分別發出波長較長的連續光譜,此乃油品以壓榨法製作,保留天然成份所致。 最後,將桑葉粉溶入沙拉油中,在藍紫光照射下隨濃度增加,會發出較強紅色螢光,並在濃度較高時會有螢光自體吸收情形;而在綠光照射下,除了發出紅色螢光外,也同樣發出波長較長的連續光譜。

Wii遙控器的異想天開

感謝Brian Peek所提供的WiimoteLib.dll程式庫與範例程式[5],我們將程式改寫,用來進行以Wii遙控器輔助的物體運動實驗,經由實際的測試,程式可以即時地顯示出運動物體的軌跡、位移-時間圖及速度-時間圖,相較於一般的實驗儀器,在便利性與準確度方面有很大的改善。

風力罩得住酷旋發電機

本研究共設計十二個實驗,探討垂直型風力發電機如何將各方吹來的風充分利用,首先設計能減少風力扇葉轉軸轉動摩擦力的軸承,接著製作導流罩以收集所有吹進來的風並提高 磁動生電的轉換效率。我們製作的風力發電機將來自四面八方的自然風有效利用,具積少成 多的集風特性,輸出電壓可達30V以上,並能針對鋰電池充電,發揮以時間換取空間的特殊 功能,且因為體積小,非常適合於臺灣地狹人稠而且風力不強的環境。我們將自製的發電機實際應用在學校走廊、樓梯間以及樓頂進行發電,可以提供夜間照明,達到自給自足的綠色能源目標。

內外有致-類拿破崙多邊形性質及其有向面積定值

平面幾何學中,拿破崙三角形是著名定理,許多全國科展以此為研究議題,但中國大陸學者已將三角形推廣至封閉多邊形而得到一般性面積定值結論[1]。 拿破崙定理還能推廣嗎?我們創新「構造方式」,在封閉多邊形的邊上依序「向外、向內」交錯構造相似三角形而得「類拿破崙多邊形」,並研究其幾何性質、面積不變量與應用,主要發現有: 1、將三角形的類拿破崙三角形連結原三角形頂點,則為平行四邊形,具有面積不變量與對偶性質。 2、四邊形的類拿破崙多邊形恆為平行四邊形(比前人研究更具一般性),並發現其面積不變量與對偶性質。 3、封閉n邊形的類拿破崙多邊形之面積不變量。 4、平面上任意點與類拿破崙多邊形頂點所構成的三角形之面積不變量。

您喝的水多「氯」了嗎

利用光敏電阻在沉澱反應中沉澱物遮蔽光量而使電阻值提高的特性,設計簡單、成本低、較精確、操作方便等優點儀器,取代課程中以肉眼觀測的方式探討溫度對反應速率的影響。在相同溫度下重複施測,「光敏電阻」的5個反應速率觀測值離散幅度明顯小於「肉眼觀測」的離散幅度。「肉眼觀測」在反應時間極短的沉澱反應,會因人為操作因素使實驗數據誤差過大而失去分析價值,而「光敏電阻」因測得時間為完全反應所需時間,其時間較長,可減少人為操作而造成誤差。 將光敏電阻儀器應用於製作氯離子濃度和光敏電阻值R的檢測函數和圖形,應用於日常生活中不同煮沸時間自來水中剩餘氯離子濃度、各種不同類型水中氯離子濃度、各種不同類型砂石氯離子濃度。

「堤」心吊膽----突堤效應之強弱變因與減緩之方法

臺灣,是一個四面環海的島國。對於我們,海外的貿易是十分重要的一環,於是人們便發展了許多對外的港口和捕撈海洋資源的漁港。而在這一切看似美好之時,嚴重的保育議題如雨後春筍般,不斷的浮現出來。只是人們一直忽略它,直到一發不可收拾之時才重視,時至今日,全台西部的海岸線除了經長期規畫的都有明顯的縮小幅度,尤其突堤效應更為明顯,所以我們注意到了此議題,便想藉由此次實驗,來深入研究有關此議題的問題所在與解決之道。 大致上我們從實驗知道了幾點: 一、只要在岸上有突出之海堤,突堤效應是無可避免的,我們只能減緩之。 二、突堤在不同大小、角度等等,實驗出來都是不一樣的結果。 三、消波塊在對減緩突堤效應並不是完全無效。

紙盒也能玩Wii- 以Wii Balance Board分析紙盒受重過程

我們用VB編寫一套程式,將Wii Balance Board、攝影機整合成可以即時量測重量、重心變化及影像的測量系統(以下稱為WBMS)。此系統可精準測量紙盒受的重量,精準度高達99.85%。在增加紙盒支撐的實驗中,WBMS記錄的數位化資料分析發現:結構與邊框的交點最能有效的增加紙盒的承重,而且將結構有效的分配,所以位於邊框的V型支撐能圍出一個最大的有效支撐區,使紙盒承重增加。傳統單擺實驗在擺角為5度及40度的實驗誤差為0.41%及4.97%,以WBMS測量則誤差降為0.26%及0.18%,有效幫助實驗進行。在Y擺實驗中,WBMS具完美且精準的將Y擺的李沙育圖形分解出兩方向的單擺運動的功能,可運用在判斷及預測紙盒受壓力崩垮的原因及時機,可進一步發展有效的支撐回饋系統及雲端監測。