全國中小學科展

最佳團隊合作獎

仰天藏毛怪—探討普小仰椿象的毛特性、習性及動物行為

普小仰椿象(Anisops ogasawarensis)屬於漸進變態的水棲昆蟲,生活史包括卵、若蟲與成蟲,生命史約6個月。身上表面著生很多細毛,其中腹面側邊的毛間距(約為3.585μm)及腹部腹面的細毛間距(約為6.895μm)其可以讓水因其表面張力而防止水進入,但是卻可以保留空氣流通,與蓮葉效應有相同的作用(有超疏水性)。仰椿游至水面時,腹部側邊的毛會打開,有像救生圈般能浮在水面上的功能,沉入水中時,毛則閉合。屬於肉食性,偏好在水中上層活動,空間上的適存值約8.166隻/公升;仰椿滑動一次後足前進的距離約為體長的4.65倍;捕食策略為主動攻擊,以視覺為主,振動為輔進行偵測,偵測(發現)到獵物距離約55.29±5.6mm; 攻擊獵物的時間約0.29秒,另外有鳴叫、飛行、跳躍、假死等有趣的行為。

汽車引擎冷卻系統過熱偵測保護裝置

本研究目的為針對汽車引擎冷卻系統故障時,建置能有效避免冷卻液溫度過高的保護裝置。實驗主要是利用淘汰車輛引擎的冷卻水管為材料,配合系統裝置位置加工,以改變管路長度及彎曲角度,並從文獻中學習系統感知器、作動器及電路設計,在冷卻水管上加上相關控制閥及冷卻風扇,再以微電腦控制板的程式作為控制單元,使系統能根據設定達成控制目的。實驗結果顯示,當節溫器故障時,冷卻液可經由旁通水管到輔助散熱器,讓冷卻液順利獲得熱交換,若加上水箱冷卻風扇故障,系統亦能在安全的引擎轉速範圍內發揮功效,若系統無法輔助降低水溫,亦會即時啟動高溫警示訊號。本實驗所建置之汽車引擎冷卻系統過熱偵測保護裝置確實能有效保護引擎並警示駕駛。

雷電膠加

導電接著劑是半體中重要材料之一,本作品導電接著劑是半體中重要材料之一,本作品導電接著劑是半體中重要材料之一,本作品以樹脂接著劑添加金屬粉末,製成導電以樹脂接著劑添加金屬粉末,製成導電以樹脂接著劑添加金屬粉末,製成導電著劑,並改變不同因研究得到以下結論著劑,並改變不同因研究得到以下結論著劑,並改變不同因研究得到以下結論著劑,並改變不同因研究得到以下結論著劑,並改變不同因研究得到以下結論:鬆散堆積的金屬粉末或絕緣體接著劑樹脂鬆散堆積的金屬粉末或絕緣體接著劑樹脂鬆散堆積的金屬粉末或絕緣體接著劑樹脂鬆散堆積的金屬粉末或絕緣體接著劑樹脂鬆散堆積的金屬粉末或絕緣體接著劑樹脂鬆散堆積的金屬粉末或絕緣體接著劑樹脂不導電;摻混金屬粉末的導電接著劑固化後才可能形成導電體;接著劑配方隨添加粉末種類不同,固化後才可能形成導電體;接著劑配方隨添加粉末種類不同,固化後才可能形成導電體;接著劑配方隨添加粉末種類不同,固化後才可能形成導電體;接著劑配方隨添加粉末種類不同,導電效果也不同,以摻混銀粉產生的較佳、鏽鋼最差;導電接著劑摻混銀粉時,添加量愈多導電效果愈好;接著劑加入少許溶後,熱固化過程因揮發,可使配方體積收縮,提升銀粉緊密接觸促使導電性增加;配方中添產生的熱效果,與導電性有正向關係但是亦可發現其中差異之處。

多方塊組成之深入探討與研究

在本研究中,我們探討n個小方塊可組成多少種一排至三排的多方塊。多方塊是一些將數個單位正方形以邊相連接而成的幾何形狀。而其中一項至今還未有人提出通式之性質、同時也為最重要的多方塊之數目,卻少人深入研究,或是以錯誤的方法求之。基於此原因,我們想探討和前人方法不同的多方塊組成求法:先由單排多方塊開始探討組合,再由組合公式、歸納法、賦值法、填補法、費氏數列等基本數學概念推導2、3排的多方塊組合。研究結果顯示多方塊組成確實可用組合及費氏數列表示,並由此方法探尋出每一排方塊的通式。我們希望不單只是探尋出通式、一般化多方塊組合數目,並由此更深入探討離散數學之概念。另外透過探討過程中,深入了解一些組合恆等式。

超級COOL蟲~瓢蟲Life大解碼

這個學期我們在開心農場種菜的過程中,發現了許多瓢蟲正在吃蚜蟲。我們覺得很好奇,在老師的引導下,就進行了超級COOL蟲的研究。而為了研究瓢蟲,我們設計了氣味喜好觀察箱、色光趨性觀察盒、爬高實驗組。研究結果發現: 一、開心農場的瓢蟲共計有七種,以六條瓢蟲佔68.04%最多。 二、黃瓢蟲、六條瓢蟲對農作物有幫助,減少噴灑辣、蒜味,可作生物防治白粉菌、蚜蟲用。 三、六條瓢蟲及黃瓢蟲具有趨光性;而不同種類瓢蟲對於色光趨向性不同。。 四、瓢蟲對於光的趨向性遠大於爬高的趨向性。 五、瓢蟲對於平衡具有學習能力。 六、瓢蟲對辣氣味的學習有兩種模式:模式一、爬到頂端再往下爬到底;模式二、爬到中途時往下爬。經過5-15分鐘,出現同樣的兩種模式。

看不見依然存在-莫比烏斯盤的探討

這次研究從平常網路上使用的雲端硬碟符號開始發想,同時我們想研究莫比烏斯環但想要做和別人不一樣的東西。所以兩者結合之後就形成了我們沒看過的莫比烏斯盤。莫比烏斯盤保有某些莫比烏斯環的特性,但又可以透過「翻開」將隱藏在其中的面翻出來。而我們透過假設與觀察規律之後再進行實作,找出了很方便的莫比烏斯盤展開圖製作方法。之後我們還知道了莫比烏斯盤的結構與原理,對莫比烏斯盤有了更深入的討論與理解。

磁懸浮

本研究探討如何讓磁鐵穩定懸浮,分別藉由光二極體與霍爾感測器偵測懸浮體位置變化,由Arduino內部計時器計時並計算懸浮體移動速度,藉由位置偏移量與移動速度來動態調整電磁鐵輸出的磁力大小。實驗中我們發現,使用光二極體來偵測懸浮體位置變化較使用霍爾感測器時訊號的穩定性較高可達穩定懸浮,但可偵測之間距較窄,僅在雷射光的直徑(約3mm)間;使用霍爾感應器時可藉由運算放大器將訊號放大,並藉由濾波法處理訊號達到穩定懸浮,其調整間距較寬可達 5mm以上;其中我們發現算術平均濾波法的雜訊抑制效果較中位數濾波法的效果更適合磁懸浮。

創新架構之家庭自動化研製

家庭自動化的定義:利用各項電子零件系統或是可以程式化,協助人類處理家中事物時可以毋須直接接觸或是做出反應的一種機制。 以往製作此一系統必須花費不少精神在做系統整合,一部分是要做單晶片及連結一個伺服器去達成所要的功能,或者是利用單晶片去實踐整個系統,前者較為容易但是必須要建置一個體積較大的伺服器,且維護費用較高。後者體積較小但是程式碼撰寫則相對困難。 本系統是用Raspberry PI試圖完成家庭自動化的功能:偵測輸入信號(防盜系統)、控制輸出信號(用以模擬燈泡),且可以用PC或是手機上網,便可以瞭解家庭中之各項資料。

汽笛狂響曲

本作品探討了笛音壺汽笛的響度及音調變化的變因如下: (一) 風速愈大,音調愈高,響度愈大。 (二) 出入口孔洞直徑相差1~2mm時響度較大。出入口直徑愈大頻率愈大,但孔洞大於10mm或小於3mm時,將難以產生共振而無法發出特定頻率之聲音。 (三) 上下出入口位置容忍稍許的偏移,偏移量對響度影響較大。 (四) 開孔不一定只能開一個,開孔總面積愈大響度及頻率都變大,但有其極限。 (五) 空腔愈大響度也漸增但有上限,空腔愈大頻率愈低。 另外本研究希望能製作出有音階變化之笛音汽笛壺,我們發現以原汽笛之原理較難達到目的,我們改用哨子發聲原理來製作汽笛,其頻率變化較能達到我們的需求,我們也製作出接近我們期望的汽笛壺。

掀開『奧托馬蒂克‧賽芬裘』的神秘面紗-虹吸球排水因素之研究

以往魚缸換水都是將長長的水管裝滿水後,再將雙邊管口塞住後,一端放入抽水魚缸,另一端放入空的盛水槽中。通常這樣子要拿著長且重的管子換水,同時要將水管先完全裝滿水很不方便。本研究依據俄國物理學家Platonov所發明的『自動虹吸球Automatic Siphon Ball』,進行變因的探討研究,製作出一個簡單且排水高度、排水效果較佳的自動虹吸球。研究發現:管長越長、管口徑越小、球直徑越大、管內小孔位置越高、小孔越小、球下孔越小、水溫越高、球體深入越深的水面下,會有很好的汲水效果。如此只要將虹吸球綁上重物丟入水中,自動下沉後便會進行虹吸現象,將魚缸水抽完,十分方便。