全國中小學科展

最佳團隊合作獎

即刻救援

筆者將2005亞太數學奧林匹亞(APMO)試題第四題,延伸題幹情境,將「一個在邊界上之起火點」的條件推廣至「任意位置之多個起火點」,並討論單位時間內搶救數大於1、改變棋盤條件及改變火勢蔓延方式等情況的燃燒數,再推廣至空間系統。在每一種情境下,試著找出最佳的搶救方法、歸納最小燃燒數的規律並證明其皆為最佳的策略,而後發現當起火點數(f)為s個,單位時間內搶救數(d)為1時,燃燒總數b=k(n-k)+(n+1)(h+s);d為2時,火勢被三面包圍之燃燒總數為b=k(k+s)+(4s+1-⌈k/2⌉)⌈k/2⌉+(2s-⌈k/2⌉)⌈(k+1)/2-⌈k/2⌉⌉+(s2-s)/2;而其他條件下,最佳搶救方法的燃燒規律、燃燒數皆有相關性。

涇渭分明--河川分界的奧妙

在亞馬遜流域中有兩條河,哥倫比亞的內格羅河,其溫度為28℃且流速大約為0.56m/s,與祕魯的索利蒙伊斯河,其溫度為22℃且流速大約為1.39m/s,兩河匯流後會形成一道很明顯的分界線,長達6km。本研究想要探討當兩河道在不同的流速、密度與溫度下,其匯流距離有何變化。 我們製作兩個河道,分別為主支流、副支流,並將黑色顏料加入主支流,再使兩支流匯流,並流入主河道。改變各項變因進行實驗,再透過電腦軟體判斷匯流距離並探討其關係。

滑動方塊中的數學

本作品是研究手機平板遊戲WrapSlide的遊戲規則與滑動技巧,針對遊戲的動作,觀察其滑動過程與動作的結果,探討其連續滑動之動作並建立相關的數學公式,定義出旗標方格與軌跡,探討方陣與旗標軌跡的旋轉對稱性,並建構一個數學的估算方法,去計算完成遊戲中各種難度或層次所需的最多滑動次數,並將上述探討之滑動方塊的性質,擴充與應用至無限大之方陣。

同乾共苦-苦茶油、苦茶粕應用於保養品之評估

本實驗針對苦茶油、苦茶粕進行研究分析,開發三種不同的化妝清潔用品,結果顯示,卸妝油對REVLON眼線筆的卸妝效果顯著地高於其他各種化妝品,五次就可以達到完全清潔的效果。本研究開發的卸妝油對各種口紅的卸妝效果(5次)顯著地高於L’OREAL。本研究開發的卸妝油對L'OREAL,ZA,KATE眉筆的卸妝效果顯著地高於MAYBELLINE,1028的十次。受試者手上的皮膚含水率,在塗抹保濕霜前的平均34.6%,都顯著的提高到塗抹後的平均含水率40.8%(p<0.05),受試者在卸妝油,肥皂和保濕霜的各項官能品評結果,滿意度都在七成以上。肥皂和保濕霜對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌效果均達高度抑菌效果,減少痘痘的產生。未來可以進一步進行實際使用評估,為在地農產品創造更好的經濟效益。

含「晴」脈脈~葉片排列與受光面積對太陽能板效率之研究

近年來環保意識抬頭,但是人類對電力的需求卻從未減少,太陽能有效利用一直是個課題。本研究調查各種植物經物競天擇的樹葉排序方式,想像植物葉片就是太陽能板,研究其角度、面積和排列方式...等,並找出利用太陽光最有效率的葉序排列。本研究蒐集不同葉序的植物,在不同角度陽光照射之下,使用機器視覺技術來自動定位葉片,再進行影像判讀測量出受光與非受光相對面積比例的變化,探討哪種植物的葉片排序方式對太陽能利用最有效率。實驗顯示:受光面積相對比例由大到小分別是: 叢生>互生>輪生>對生,此重大發現期望未來能深入研究,改善太陽能板的設計,期待將模組化微型太陽能板藏於仿生行道樹中,提高效率並為城市注入生活美學。

低溫冷藏處理對菇類子實體生長發育的影響

本研究在探討低溫冷藏處理對菇類生長發育的影響,由實驗結果顯示,以4℃低溫冷藏處理菇類太空包,可促進秀珍菇與藍寶石菇提早產生菇蕾,但對杏鮑菇、白雪菇、柳松菇等似乎無效。4℃低溫冷藏處理菇類太空包可使秀珍菇、杏鮑菇、藍寶石菇、柳松菇、粉紅菇的產量增加,尤以秀珍菇與杏鮑菇最為明顯,然而卻降低白雪菇的產量。大幅度的降溫處理似乎才是促進菇類提早出菇或增加菇類子實體產量的一個重要因素。

智立耕生~智慧監控栽培箱之研究

研究主要的目的在設計一套能透過物聯網智慧調控的植物栽培箱系統,並比較人為光照及水耕種植和自然日照及土耕植物的成長表現。 實驗結果MotoduinoU1微處理器可以幫助我們解決問題達到智慧監控的目的。透過我們所學過的圖形化介面程式設計語言控制微處理器延長植物生長所需要的日照時間週期。LED成長燈解決植物所需的紅、藍光波促進生長;智慧調控植物生長最適的溫濕度以及自動補充水耕液的不足;更可以利用WiFi模組發揮物聯網的精神,隨時將監控的資訊上傳到網際網路,方便隨時監控植物栽培箱系統的運作。 透過不同感應模組的組合客製化智慧監控植物栽培箱系統發揮動手做創作的精神達到環保永續的應用。

The Magic Power of Sequencing Polyominoes

本研究係用「數列命名的方法」作為骨幹,解決或簡化多方塊(polyominoes,也稱作 連方圖形)的相關問題。「數列命名的方法」 係指將多方塊的邊長連續寫成數列。為解決使用「數列命名的方法」遇到的問題,目前建立了一套系統、技巧,可將Polygon,旋轉、鏡射、合併等等,在此專門用以處理多方塊相關問題。 研究發現此方法可以解一些多方塊的問題,例如多方塊的種類、任意的多個相同的多方塊是否可以填滿(嵌滿)矩形(平面)。對於計算多方塊數量問題,可分為兩部分探討,一是多方塊的形的個數,二是單一多方塊的形其中含有多少多方塊,本研究主要探討此二部分的特性,並簡化運算結構和找出個數範圍。

『插頭拔不拔?』--待機電器自動斷電系統--

科技的進步讓生活更加舒適,電器製造商設計出功能更強大的電器產品,例如搖控功能,也因此浪費了一些待機電力。雖然電器不用時將插頭拔掉就能節省待機電力,但一般人並無此習慣。為了解決這個問題,我們設計、製造出【待機電器自動斷電系統】。將此系統裝在有待機電力的電器上,當電器經過一段時間不使用,系統就會讓電器自動斷電,就能達到節能省電的目的。同時在研究的過程中,使用電阻、電容、電晶體等各種電子零件,而意外發現了市售的水位警示器是由電晶體的一級放大電路製作出來的。電晶體的二級放大電路,讓我們看到了空氣雖然是不良導體,也能讓微小電流通過。未來我們想利用電晶體的二級放大電路,製作一些感應系統。

會跳舞的泥土--調查研究頭社的活盆地

海拔約六百五十公尺的頭社盆地位於南投縣魚池鄉,四周群山環繞,頭社派出所一帶為低地,因此它擁有為全台面積最大的「活盆地」,盆地下的地層主要是泥炭土,極易吸附水分,站在地上用力一採,柔軟的地面即出現波浪般的震動,相當特殊。 推測「活盆地」泥炭層之成因,為上方的草倒下來後,土裡長出新草,之後又被上方倒下來的草給覆蓋,如此周而復始歷經數千年沉積後而形成。以腐朽植物為主構成的泥炭層孕育豐富的動植物資源,而「紅木農莊」保留特殊的水草泥炭土溼地原貌,和每年都會再下陷的「無底洞」,讓我們非常的好奇,實地考察、取樣、檢測,且利用學校有限資源以及所學的知識,著手做了物理、化學與生物的實驗並探討其形成因素。