全國中小學科展

依全國中小學科展屆次查詢

依相關評語查詢

佳作

飛天魔板~探討利用強力磁鐵配置磁浮滑板、磁軌之設計及其應用

本實驗藉由3D建模及雷切加工方式將廢棄木板精準建置具有不同磁鐵間距的磁浮滑板與磁軌,再藉由磁鐵擺放位置的配置優化其移動效率。實驗中對滑板重量、軌道傾斜角度及軌道表面粗糙度等參數對其移動的效率進行探討。實驗結果顯示當軌道上方磁鐵的排列與地面垂直磁浮滑板的平衡最佳,且磁浮滑板磁鐵的配置是影響平衡的重大因素,研究中發現滑板底部磁鐵數量4個並取10mm-16mm間隔排列且磁鐵必須在最外緣平衡效果極佳,且磁軌之磁鐵間距利用鐵線緊結合到寬度約2mm時具有最佳的移動穩定性。將上述實驗成果應用於「 你推我跑」、「水上漂」等平衡遊戲活動時,可讓參與者體驗如何控制磁浮滑板及增加其滑行速度。

樂齡勇腳椅

臺灣已進入高齡化社會,基於老人在面臨行動力與反應力逐漸退化過程中,造成心理壓力及自信心的喪失,本研究探討及建構一部樂齡勇腳椅,透過健腿檢測、輔助起身及久坐提醒等三個主要功能,配合麥克納姆輪設計多向式椅盤,讓高齡者能於狹小空間便捷行動,讓高齡者可以達成活動更自主(Confidence)、能力更提升(Capability)、移動更便捷(Convenient)、身心更健康 (Healthy)的 3C1H 生活支持策略。透過積木及3D列印技術建構勇腳椅的本體,以槓桿輔助起身,運用Micro:bit搭配按鈕、蜂鳴器、LCD、SG90 伺服馬達等元件,建構可以讓高齡者生活自主行動及監測健康,最後運用ESP8266的wifi晶片,建構可透過雲端搭配Line通知提醒周邊的親人或照護者。樂齡勇腳椅不僅是健身器材,更是支持高齡者生活品質與尊嚴的最佳解決方案。

以綠色合成有機金屬框架MIL-101(Fe)並探討其在皮膚保健應用領域的潛力

近年來,人們每年丟棄的寶特瓶數量遠超過被回收的數量。塑膠汙染影響了每一個生態系統,所以寶特瓶回收利用是一個巨大的挑戰。因此,本研究以寶特瓶材料-聚對苯二甲酸乙二酯(PET,Poly(ethylbenzene-1,4-dicarboxylate))作為有機金屬框架(MOF, metalorganicframework)中有機框架的連接,並將MOF合成中常用的有毒溶劑-二甲基甲醯胺(DMF,Dimethylformamide)替換為純水,除了能對環境友善外,更提供了資源重複利用的途徑。另一方面,本研究以PET進行一鍋化的方法來合成具高度生物相容性的MOF材料-MIL101(Fe)(MIL,Materials of Institute Lavoisier),並應用於近年來蓬勃發展的皮膚性生醫產品,以細胞毒性試驗、抗氧化試驗、抗菌能力、及選擇性吸附測試來證明其有作為皮膚性生醫材料的潛力,以及擔載皮膚保養藥物維生素E 來評估其作為保養品載體的能力。

抓不住你?衝出重圍!~以tracker追蹤圓周運動甩離軌跡之探究

從新聞事件發想,用圓桌轉盤模擬物體圓周運動,並用tracker追蹤甩離的軌跡。 從實驗得知,轉盤轉速越快,物體離轉盤圓心越遠,需要的向心力愈大,當超越桌子最大靜摩擦能提供的向心力時,物體向外加速移動,隨著不足的動摩擦力,轉出螺旋軌跡。 利用座標xy圖顯示質點的甩離軌跡,實際相片作圖,測量影格相關數據,還原甩離真相。 長形物體受摩擦力作用,若轉彎時前後離圓心半徑不同,造成速差,會自轉甩出。 從甩離軌跡型態與加速現象,發現甩離的過程,向心力漸減、切線加速力量漸增。 綜合實測數據,我們沙盤推演出履帶甩離運動細部機制。二探現場發現路口特殊,速限前後急轉彎,十噸履帶向心拉力暴增,建議大車提早切外線,減速過彎,是唯一安全之路。

星移斗轉探嬋娟-數位AI與星象軟體APP之探討

蘇軾前赤壁賦「壬戌之秋,月徘徊於斗牛之間」正確嗎? 探究可知是1082年8月12日,地點為湖北黃州赤壁(144.05°E,30.45°N),計算歲差可知春分點移動約13度,月亮赤經約位於室宿,和蘇軾所寫不符。AI機器人驗證平均正確率55%,且差異大,其中Perplexity較符合推論,2個月後再驗證,AI會修正回應,Bing正確率100%。星象軟體stellarium網頁、平板版可查出1082年8月12日月亮位置與辭賦相同,但顯示非滿月,其他APP亦有差異。各種軟體在太陽、恆星、與月亮位置、滿月日期都存在差異,且距離現在越久遠則差異越大。我們製作自轉軸可轉動的天球儀,可考慮歲差、計算春分點移動。根據自製天球儀操作,驗證蘇軾辭賦中月亮位置應在飛馬座、雙魚座附近,而非於斗牛(人馬座、摩羯座)間。

共邊三角形內心與等距共圓點之研究

雞爪定理僅適用於任意三角形,好奇「此性質是否可適用在多邊形?多邊形在何條件下才能找到等距共圓點?」經探索後,發現「雞爪定理不能適用在多邊形」;證明得到若「任意n邊形所有頂點共圓時,可形成等距共圓點及形成n組共邊三角形,存在n-2組n個等距線段。」 接續,在等距共圓點的條件下,是否能在多邊形找到「等距相關性質」,如:等距△數量、等距△全等、相似種類……等,如:等角共圓n邊形、正奇數n邊形及正偶數n邊形中 ,形成最小頂角等距△的數量公式分別為[(n-1)(n-4)/2+3]×n/2、2n[(n+5)/4×(n-3) ]及 2n[((n+4)(n-2)+8)/8],並證明公式成立。 將研究推廣,發現任意多面體所有平面皆形成等距共圓點之條件為「任意n面體所有平面的頂角共圓」。並應用在夾娃娃機及網路基地台之建置。

FPP乒乓球3D影像重建量測與辨識分析

本研究以FFP 做為乒乓球3D影像重建凹陷分析與辨識,它利用條紋相位位移投影於乒乓球表面而分析相位與相位差分變化以獲得乒乓球面前後幾何距離。這對乒乓球製造者、比賽 單位與運動者而言可得知乒乓球品質與好壞,因此具有極大的助益。 此乒乓球結構光量測平台包含了3D影像重建分析光學系統與自動化量測機台之軟硬體整合辨識系統。本研究先建立了有參考平面結構光條紋量測乒乓球系統,並提出無參考平面與傅立業轉換法;前者可以減少量測系統空間,後者則可以減少量測時間,二者對量測效益具有很大幫助。 本研究已有初步分析與辨識成果,但未來仍需努力,包括加強辨識精準度、結合人工智能技術達到更佳辨識效果與應用於其他球體曲面量測等等。

掀風倒谷—都市風場峽谷效應的觀察與研究

本實驗以透過實地走訪、文獻探討、模型操作,以觀察及分析了解造成新竹人困擾的都市峽谷效應,並希望透過各式實驗讓人們可以更了解這樣的地質現象,並可以了解哪些地點容易發生這樣的現象以小心安全。 而本研究完成後發現當建物形狀符合風場、巷道狹窄至臨界點、街口面朝風及廣大處、周遭沒有可以阻止風運行的建物或巷道旁有許多排列整齊高樓的地方較容易出現峽谷效應。而在我們討論過後建議只要將建物距離加大、房屋間距統一且注意臨界值、巷頭巷尾統一寬度、設立告示牌提醒用路人或在建物興建時加入風道思考設計,即可防止峽谷效應對人們的傷害。

皇宮聚膠綠電池

翠綠的皇宮菜葉所含葉綠素可以拿來發電,這引起我們興趣。本研究自行栽種皇宮菜,以它為自製綠電池的材料,且降低葉片選取上所形成誤差。首先,以伏打電池形式,嘗試找出有最佳發電效果的葉綠素萃取液,萃取方式上將葉子撕成1/2,乾燥後浸泡50%酒精,在暗箱中萃取出葉綠素;葉子則選擇光照足、成熟、綠色、無蟲害的來進行萃取;將葉綠素萃取液配製成75%,靜置後可以提升發電效益。研究最後發展自製出皇宮葉綠素電池和皇宮葉綠素果膠電池,各電池形式都可以讓LED燈發亮。自製葉綠素果膠具有成膜性、吸附性、溶解性和降光解等特性,讓葉綠素果膠膜比較好攜帶,延長葉綠素保存時間,避免被光解破壞,加水就能發電,增加電池應用性,和提高發電效益。

探討持續施加弱磁場對斑馬魚幼魚生理及行為之影響

磁場是生活中常見的環境議題,近年來成為了熱門的研究主題,根據文獻探討資料,過去研究多以強磁場短時間暴露為實驗,在斑馬魚發育、生理以及行為模式上有初步的探索,並且與生化機制進行連結與解釋。 本實驗不同於以往的研究,利用受精後五日內(5dpf)的斑馬魚,在持續施加弱磁場後,進行不同磁場大小及分佈與單一磁場分析的兩大主軸實驗,觀察對斑馬魚幼魚造成的影響。根據實驗結果顯示,在生理表現上斑馬魚的心搏數會受到實驗設定之磁場影響,且胚胎孵化速度、幼魚身長及分佈偏好在較大磁場下會受到影響,但孵化總數及早期發育並沒有顯著差異;而在行為表現方面,短時間的弱磁場暴露會促進總移動距離和小活動力,但在長期處理下則導致數值下降。