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最佳創意獎

無線網路視訊遙控車

視訊遙控車是由一台主控端(下圖左)電腦透過無線網路(目前使用 WiFi)來控制遠端車體端(下圖右),車體端搭載筆記型電腦,車體端經由 printer port(印表機埠)控制車體之方向、前進、後退、聲光,經由筆記型電腦的視訊攝影機(Web Cam)傳回主控端,主控端可經由遠端傳回的路況使用鍵盤或滑鼠來操控視訊遙控車。透過無線網路的好處是可用很小的功率及經費連上網際網路,本研究視訊遙控車控制距離可達世界各地,不像一般 RF 遙控車最多只有數百公尺遠。若使用多 AP 的「漫遊」模式,遙控車的活動範圍可無限擴充。

有“容”乃大?小小紙張立大功

一張紙四角截去小正方形即可組成一個紙盒,截去的正方形邊長要多長才能使紙盒的容積最大呢?數學課室的這麼一個問題足以讓我們班探討一節課,當一組同學找出一個答案後就會有另一組同學找出比他們更精準的答案,究竟要如何截取絕非胡亂拼湊即能得知的,因此,我們利用逼近法來尋求更接近的答案,同時也深入探究以長方形來折與以正方形來折又會有什麼不同?其中是否有規律存在。再連結到生活上,我們發現一般常見的紙盒折法及紙箱折法也與此問題有相關,究竟我們平常折的餐桌紙盒容積是否最大呢?若不是,我們能否運用這次的研究所得折出最大容積的紙盒呢?而所用紙張的長寬比例是否影響著折出的容積大小?一連串的問題在我們這次的研究中都得到了滿意的答案,也從中察覺到一些規律,可算收獲不少。

天旋地轉─旋轉盤好好玩

旋轉盤是一種操作簡單又好玩的益智遊戲。利用對稱與旋轉的原理,測驗一個人的空間位置轉換概念。 本研究藉著一步步推理,希望找出它的規律性,首先定義角度、方向、不同玩法模式,以利分析歸納。我們先從簡單的模式開始尋求規律,發現角度和及位置和有固定的數值,進一步研究較複雜的模式,尋求它們的相關性。發現不管左右轉、上下轉,甚至斜著轉,其實答案都相同。 再以單一模式的轉動,對答案的變化來分析,發現答案受兩種因素的影響,一個因素是線對稱〈鏡射對稱〉Y=-X。另一個因素是起始點的角度差。最後我們歸納出答案的公式:Y=-X+(Y0-X0)。這個公式符合所有模式。 在實際操作上,經由公式分析,發現一個快速的解題方法:以角度夾角中線為對稱軸,找反向的對稱圖案方向即可。 最後,我們將發現的規律,找同年級的同學做測驗,發現同學答對率有明顯提高。為了增加趣味性及合成各種模式,我們也設計一些相關的玩具。

現代龐德~水黴菌

台灣重金屬污染日漸嚴重,因此我們想找出簡便、快速、價格低廉的檢測方法。許多研究報告指出水黴菌對重金屬十分敏感,因此我們利用水黴菌這項特質來檢測水中或土中的重金屬濃度是否過高。首先我們測量水黴菌對不同重金屬的敏感程度,發現水黴菌對鋅離子較敏感,再來我們對鋅離子做更進一步的研究,我們發現微量的鋅離子反而是有助於生長的,但是超過1ppm 便對水黴菌的生長有害,超過150ppm 時水黴菌則完全無法生長。對於其他重金屬,我們發現當銅的濃度超過450ppm,鉛超過600ppm 皆會使水黴菌完全無法生長。我們只要將疑似受重金屬污染的水或土壤以煮沸或用火燒的方式,進行初步滅菌,並將其放入培養基中,進行水黴菌的平版培養,便能檢測其重金屬是否過量。相較於現行的檢測方式,這種方式明顯較省時、省錢,加上菌種取得容易,判別方式又簡單,且較普遍化,如此一來我們就可以有效的避免銅木瓜等的情形發生了。更進一步,我們亦希望找出能大量吸收重金屬的植物,解決台灣日漸嚴重的重金屬污染問題。

動態還原-探討一種創新的相似形作圖法

最被廣泛使用的相似形尺規作圖法是使用投射中心作相似圖。這方法也被應用於相機、影印機……等依靠光源作放大縮小的機器上,本文創造了一種全新的相似形作圖法,不依賴投射中心,改成在各邊的延長線上依所要求的面積比,先建立一系列的動態還原表,擇最易操作組做動態操作。△依指定的投射比經一次順時針再一次逆時針後即可相似,多邊形則從一固定頂點處切割後,分別依指定的投射比及相同次序的順逆時針各一次操作,再合併回來後,即可得所要的相似形。放大圖及縮小圖本文的新方法都能達成。

包大人警濕器

行動不變的老人,尿濕了有時並不自覺,而過多的查看,除了造成不便外,在冬天也容易導致感冒著涼,尿布警溼器於尿布溼至適當程度時發出聲響,可提醒看護者即時更換尿布,保持被照顧者的皮膚乾爽舒適,以避免溼疹、尿布疹等皮膚病變,也可使看護者照顧起來輕鬆又安心。

它抓得住我-以自製精密計時器探討"g"世界的奧妙

上理化課的時候常以馬錶計時來進行實驗,但不同的學生常會有不同的測量結果。我們用數位相機、簡單的電子元件與馬錶,設計同步出攝影、簧片、磁簧、光敏感應四組精確測量時間的裝置,其中以光敏感應組最精確,可以測到千分之一秒的反應時間。其他方式也各有優點;例如同步攝影適合測量較低速的運動物體,簧片及磁簧的感應方式簡易又精確。運用光敏感應測量自由落體的運動時間,發現亞里斯多德「重物先落下」及伽利略「物體皆同時落下」的觀念,應分別是以小於兩百公克重的重物以及大於三百公克重的重物做自由落體實驗所歸納出的結論。光敏計時器的精確度可以精確測量單擺擺動週期,再推算出地球的重力加速度g值,實驗中,g值變化受月亮位置的影響最大,其次是海拔高度以及太陽。這些精密的測量裝置可廣泛應用在理化課程的實驗,以滑車實驗為例,利用此實驗裝置較傳統測量結果增加25倍的精確度。

神奇的水珠

長期以來,我經常在醫院裡看到點滴瓶中的點滴液落下時,有時會未立即溶入水中,而是一顆一顆的浮於液面之上。因為水分子間有很強的氫鍵,所以當兩個水珠靠近時,應該會合成一個大水珠,除非水珠的表面有灰塵,但是照理說,點滴瓶內應該是十分乾淨,沒有灰塵才是,那什麼才是使水珠可以和水面分離,不相容的原因呢?我們希望可以設計實驗來找尋使水珠浮起的力。由於力的種類不多,課本上說,所有的力只有強作用力、弱作用力、電磁力和重力四大類,很明顯的,使水珠浮起的力不會是強作用力、弱作用力和重力,因此,我們猜測使水珠浮起的力應該是靜電力,而靜電力的來源是因為水和管壁摩擦所造成。

破鏡重圓

利用傳統方法(操作電算器及利用代數)及Excel 套裝軟體,尋找1~1000所有的重圓數及攣生重圓數,結果發現了9 個二次重圓數﹑18 個三次重圓數﹑22 個四次重圓數﹑6 組攣生重圓數及2 組連續的三個重圓數。這次研究,讓我們認識到自然數的趣味及美妙之處,尋找出更多的重圓數與攣生重圓數,進而認識到掌握不同數學工具的重要性。希望以後長大之後,我們還能發現更多、更好用的方法,來探討研究重圓數與攣生重圓數,做更大、更深、更廣的研究。

自動變速型腳踏車

環保意識抬頭,人們對節能減碳的議題亦發重視,自行車即符合實行方向,目前自行車變速的手動控制所引起的不便,令人詬病,以改良手動變速成為自動變速為出發點,解決不便,使騎乘更方便。 成品完成時做成品試車能正常行駛,以1檔起步,當踩到68rpm時感應器將回授信號給內部程式,內部程式更改電阻軸心角度,再更改電阻值並回授給程式再驅動伺服馬達升至2檔,繼續加速至71rpm時,一樣的動作升至3檔,以此模式升至8檔後,再來緩慢減速,減至87rpm時依同樣方式降檔,再當轉速減至72rpm時,一樣的模式降到6檔,繼續減速直回1檔。 由上述試車結果得知,我們的作品是可行的,不僅達到節能減碳,也對自動變速做了技術上的改革,達到全自動變速自行車,增加舒適及方便的多樣性。