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佳作

出『棋』致勝

正如大家所知:「鴿子棋」又稱「對頂棋」,是一種規則簡單,清晰易懂的遊戲,其玩法複雜且富挑戰性,便想要將其致勝的方法完全找出,可是過程中在網路上發現名為鴿子棋的遊戲可以直接在線上與電腦比賽,由此可見其致勝的方法一定被研究出來了,於是想到改變遊戲規則-最多走3 步來研究,發現找到的一些致勝點在鴿子棋規則下是不適用的,且在網站中並未發現有類似的遊戲,也就是說這算是新的遊戲。經歸納後發現:設「a1,a2 ,a3 ,…,an」為一組棋盤m×n 的間隔,若a1, a2 , a3 ,…,an 中有大於3 的數字,先將其減去4 的倍數,得到新數據「b1, b2 , b3 ,…,br」,其中1≦b1, b2 , b3 ,…,br≦3,而當r為偶數時,若「間隔」可拆成x組棋盤8x2的致勝點,則「a1,a2 ,a3 ,…,an」為一組mxn棋盤的致勝點;當r為奇數時,若若「間隔」可拆成1組棋盤8x3及y組棋盤8x2的致勝點,則「a1,a2 ,a3 ,…,an」為一組棋盤mxn的致勝點。另外,我們也歸納出快速檢驗致勝點的方法:若有一組間隔,其\r 中有數字大於或等於4,則先將該數字減去4 的倍數後,而能將該組數據拆成若干組「1,1」、「2,2」、「3,3」或「1,2,3」的組合,而沒有剩下任何數字時,則此數據即為致勝\r 點。還有,在整個研究中我們也探討其致勝的規律、原因及致勝移子的技巧等相關性質;雙方棋子在「布局」及「對弈」的過程式相當複雜及有趣的,若能利用本研究結果,不但方法容易、步驟簡便、且不易出錯,更能達到省時間與高效率!使我們充分體會「從遊戲中學數學」的樂趣。

瘋不瘋?非常瘋!

本作品主要是從「立即瘋」遊戲的解題過程,突發奇想,試著設計全新的「立即瘋」遊戲。「立即瘋」原設計的木頭材料不容易處理,沒有拓展空間,所以「瘋不瘋?非常瘋!」改以智慧片取代。暸解原設計的解題後,自行以正八面體設計不同顏色變化和位置,加以比對、分析和檢驗。本作品主要結果如下:一、以電腦輔助有調理且有效率的解決原設計的「立即瘋」遊戲。二、重新設計不同顏色的新「立即瘋」遊戲,並確認只有唯一解。三、設計正八面體的「瘋不瘋?非常瘋!」遊戲,並確認只有唯一解。我應用了「顏色表格化分析」、「特殊排列組合設計」和「Excel函數分析」,有效及有效率的解決原「立即瘋」問題,並重新設計創造出全新的「瘋不瘋?非常瘋!」遊戲。

因「菜」施教-自製水耕蔬菜自動化栽培之研究

本研究自行開發的水耕蔬菜養殖機,自動監控植物生長環境,透過自動加換水與營養液等方式做出相對回應,讓使用者只需負責採收與觀察。為達成此目的,我們使用Arduino UNO板作為控制面板,在室溫下以影響水質主要的三個變因做為監測對象:導電度計(EC)、酸鹼值計(pH)、溶氧量計(DO),並自製水位計,自動控制植物最佳生長環境。本研究水耕蔬菜較市售蔬菜小,但硝酸鹽含量低,較無病蟲災害,機器自動種植能使蔬菜生長更為迅速且無須施用農藥。此外,我們調整機台空間配置,並美化機器整體外觀,使機器可架設在一般室內空間。最後,我們估算自製水耕蔬菜機的成本,期望在實際應用上能擴大規模,使單次種植棵數增加,降低成本、節省人力資源。

彈跳車驅動原理之研究

每一種車都有他行進的方式,在彈跳車方面,我們研究彈跳車的驅動原理,並發現彈跳車只需依靠我們身體的重力下壓來驅動,使彈跳車前進,配合手和腳,跟著彈跳車的韻律擺動就能前進。透過實驗,我們發現在後輪有彈簧搖桿與無彈簧搖桿的情況下,在 50 公尺的距離,時間可以快上3~4秒。在車子方面也做了一些改良,我們增加一根搖桿及可調式彈簧,隨著人的體重來做調整,也可隨著大人、小孩做調整,讓大人、小孩都能夠輕易使用,並研究如何讓彈跳車更簡便又能更快速去驅動。

三角形中的三角形—探討三角形的總數

本研究主要目的是探討給定三角形邊長的等分點數(equal division points)後,形成在此三角形中所含三角形個數的計算方法。為達成此目的,我們參考過去科展優勝作品專輯,以尋找破題靈感。在指導老師的提點與組員腦力激盪下,我們先探討三角形中內含三角形個數的規律性,再以共頂點分層計算法找出其規律性,經觀察後發現每一層與層之間的和會形公差為(-2)的等差數列,最後利用等差級數求和的公式,推導出「共頂點三角形」的計算方式(Co-apex triangle formula)。由我們的研究結果發現,給定三角形邊長的等分點數後,此三角形中所含三角形的個數總和存在一般計算式。此方法在應用上既快速又不易出錯,對更複雜的多邊形所內含圖形數目的計算上亦有其參考的價值。

瓜果為具有多種生物活性的天然保健聖品

因應天然美白及抗氧化成份日漸受人們喜愛,本研究針對國產瓜果類的水萃取物,進行生物功能性之探討,包括抗氧化特性、美白效果等,並對其抑菌效果加以試驗,期望能找到純天然、全方位的保健聖品。首先,本研究證實瓜果萃取物都具有高量的總抗氧化活性,也都能有效的抑制鐵釘生鏽。我們再分析這些瓜果萃取物的美白效果,以青梅抑制酪胺酸酶的能力最佳,其次是番茄,我們又證實醃漬梅、香瓜皮與甜椒的萃取液也有明顯的美白效果。有趣的發現,香瓜皮、甜椒、梅子和番茄都能抑制大腸桿菌(E.coli)的生長。由本研究結果可知,香瓜、甜椒、蕃茄與梅子皆為人所喜愛的食物具有良好的抗氧化能力,對於皮膚保健與美白、抑菌也有效果,經常食用,將會是一項既便宜、實用、又討人喜愛的健康食物。

「紙」在 乎 天 長 地 久---- 紙 張 維 護 之 研 究

本作品探討環境中各種變因對紙張的影響,透過實驗與紙廠的技術支援,研究使紙張保存更長久的簡易方法。研究結果:一、 紙張出廠後,如何防止劣化「控制良好的保存環境」以防止紙張劣化1. 高溫高濕下會加速纖維分解及微生物的活性而危害紙張,因此溫度20℃濕度50﹪為紙張的理想保存條件。2. 空氣中酸性有害污染物與纖維素作用,導致紙張劣化、變黃。3. 鹼性環境(pH=9 左右)可中和酸性物質,減緩紙張劣化。4. 紙張經UV 光照後纖維發生光合水解作用,造成纖維硬化分裂。二、 劣化後,如何減緩劣化速度「運用脫酸法及使用適當的塗料、噴劑」,以強化紙張纖維素,防止聚合度下降飽和石灰水脫酸法對紙張維護的效果均不佳。道林紙適合用碳酸氫鎂脫酸法,宣紙適合氫氧化鈣脫酸法,銅版紙適合碳酸氫鎂脫酸法。此外,紙張經鹼性噴劑如:0.1%Ba(OH)2、10%PVA-BF-05(商品名)及10%SS-2800(商品名)表面處理後所受影響,也值得研究。

暗夜小惡魔--斜紋夜盜蛾

我們利用數位相機+顯微鏡觀察斜紋夜盜蛾的顯微構造,並與斜綠天蛾做比較。我們發現斜紋夜盜蛾必須蛻皮才能更換體色,斜綠天蛾只需要兩天就可以變色。斜紋夜盜蛾在下午4~6 點最活躍,這時最適合捉蟲或是撲滅牠。我們利用塑膠瓦楞板自製多孔隙陷阱,搭配夜盜蛾最喜歡的芋頭泥誘餌,再將其放置在葉面處,能最有效誘捕夜盜蛾幼蟲進入陷阱。

潘朵拉盒子裡的奧秘-環保顯微鏡的製作與研究

立可拍相機的發明,雖使人類更方便的捕捉畫面,但也因「用了即丟」的觀念和行為,無形中製造許多垃圾。在愛惜地球的心情下,收集各品牌的立可拍相機,研究他們鏡頭再利用的可能性。另外,我們也發現一種手電筒的燈泡,前方的小圓球,有聚光效果,運用光學原理,設計測量焦距的裝置,再依據牛頓光學公式,算出放大倍數,居然有約100 倍的效果,真不可思議。於是,我們利用上述兩種丟棄物品中所取出的凸透鏡,再加上生活中可用的回收物,製作出環保、實用的顯微鏡。進而配合自然課程中,觀察昆蟲、植物、微生物……等單元。與實驗室100 倍複式顯微鏡,對照觀察,呈現的畫面幾乎一致。我們的環保顯微鏡,操作簡便,希望能推廣給每位同學使用。

風與扇

藉由葉扇不同角度,來探討風量與不同風向之間的關係。