全國中小學科展

佳作

真的是23.5度嗎?-以天文及氣象資料探討固定型太陽能板最佳架設傾斜角

本科展作品,藉由理論計算、模擬實驗與實際系統量測交互比較驗證,依據太陽運行軌跡與氣候資料,逐步探討固定型太陽能板最佳架設角度。我們依序進行10個實驗,最後成功驗證一套能依據太陽能板所在緯度、方位與全日空日照量來決定出固定型太陽能板最佳架設傾斜角的方法。並據此實驗成果,進一步成功研製一固定型太陽能板架設角度標示儀,能協助業者與DIY者輕易架設正確固定型太陽能板架設最佳角度。

牙周病菌影響胰臟癌細胞的免疫調控作用

胰臟癌是台灣十大癌症死因的第八位,根據前人研究發現,小鼠若餵牙周病菌,會加速癌症發展,在癌組織中可找到牙周病菌與白血球浸潤的現象,但是牙周病菌引起的發炎現象與胰臟癌病理機制之關聯並不清楚。本實驗探討牙周病菌、胰臟癌細胞與白血球之間的交互作用,發現 Jurkat T細胞、THP-1等單核球細胞,以及胰臟癌細胞BxPC-3受牙周病菌刺激後,會增加特定趨化因子 (如:CCL-20) 或是細胞激素 (如:IL-1β、TNF-α) 的表現。為探討發炎反應是否影響癌細胞,MTT assay分析發現白血球釋放的因子會促進胰臟癌細胞的生長,瞭解胰臟癌發展的病理機制,未來在預防和治療上,將提供很重要的訊息。

多功能模組化智慧插座

生活中物聯網家電產品越來越多,想讓家電融入物聯網技術則需要花掉很多錢去購買新的家電用品,因此本研究希望開發出讓舊家電也能銜接物聯網的作品。調查了市面上的許多物聯網家電後,發現廠商各有各不同的控制介面,未有一種共同的控制介面可以彈性、方便的使用。綜上所述,我們串接各種感測器並透過Google App Script實作出可模組化的智慧插座。由分散式架構感測器來控制對應的家電是否該開啟或者是關閉,並調整該插座所控制電器的狀態,如冷氣的溫度調節。其中控制介面透過串接google API設計出可利用google calendar即可對智慧插座排程的功能,更進一步的我們更呼應Web of Thing (WoT)製作出利用網頁,透過不同載具即可監控各感測器的狀態,讓使用者可以依據狀態彈性控制各種電器。

丟水池好安心—光觸媒對校園水池殺菌之影響

我們想針對學校水池中的微生物做處理,找出可以抑制水池中細菌生長的方法,讓校園的水池更乾淨。我們選擇近年頗為熱門的光觸媒,因為光觸媒能殺菌,而且可持續重複使用。 我們先進行水池的池水細菌的調查及分析,再自行合成光觸媒來殺菌。 在一開始,為了提高TiO2的殺菌效果,我們將幾丁質加入作保護劑使TiO2能奈米化,提高反應性。由經過殺菌處理完的水樣之細菌培養中發現,0.1g的光觸媒便可讓20ml的水樣在5分鐘之內達到完全殺菌的效果,0.3g的光觸媒更可在1分鐘左右達到相同的效果。 我們透過多個劑量不同的實驗組,找出水池中最適當的處理方式來達到最好的殺菌效果,希望使校園水池中的水質更優良。

教室的光熱不熱--以相機測量照明光源色溫

利用相機及軟體「小畫家」測量各種色溫光源的RGB比例,對照標準色溫圖案,得到色溫與像素RGB值比例的關係,比對出教室光源的色溫,並找出不同色溫光源混合時色溫的變化,可以幫助沒有色溫表的學校調配出接近4000K色溫的照明光;同樣也能利用相機測量光源照度,加上使用有960fps錄影功能的智慧型手機還能測量光源的頻閃(頻率及亮度變化),以容易取得的器材測試光源是否合乎好的照明光源的條件。

孟氏定理之角元形式及其逆定理在凸多邊形之探討及其應用

此作品是針對孟氏定理比例線段形式之逆定理,角元形式和它的逆定理的探討,嘗試將其推廣到凸 n 邊形。把角元形式推廣到凸 n 邊形,我們用三角形面積公式及比例線段形式,解決此問題。為了使研究更完備,探討其逆定理時,意即當滿足比例線段形式或角元形式時,n 點能否共線?但我們發現它未必成立,而且我們也在奧林匹克數學的幾何問題一書中所提到三角形之孟氏逆定理發現它的證明錯誤,我們給了反例,並且加上條件,運用相似形及三角函數的基本性質證明出兩種不同形式之孟氏逆定理。對於本作品,也給了一些應用,如著名幾何問題─斯坦納(Jakob Steiner, 瑞士)定理,運用角元形式之結果給了一種新證法,而且也用比例線段和角元形式來解決幾何競賽題及角度問題。

「清」出於「蘭」- 宜蘭地區之氣粒狀汙染物於不同時間尺度下之研究

雪隧通車後,宜蘭居民對於遊客增加及房地產價格飆漲有深切感受,而近年環保意識 抬頭、群眾更關切空污議題,我們當然也不例外。 我們以宜蘭、冬山測站為研究測站,並以空氣品質指標汙染物為研究對象,後以不同 時序作分析。其中,在逐時的研究裡,氮氧化物、臭氧受光化學反應的影響甚大;二氧化硫則較多來自於工業區的固定汙染源,並易受海陸風吹拂而影響其動向;而懸浮微粒及細懸浮微粒的逐時變化量並不明顯,但只要屬境外移入的沙塵事件發生,便會使汙染物濃度在2~3天內維持較高的狀態。 未來,我們希望將近來關注度頗高的議題「深澳火力發電廠的重啟與否?」納入研究,試圖探討其對宜蘭地區是否有重大影響,並提出相關建議。

水果微笑 努力起「酵」~探究自製新鮮水果酵母液對於麵種發酵的影響

透過觀察與實驗,了解在一般環境下利用水果培養酵母菌液的特徵及變化。並研究水果的果皮、果肉、果芯及其他因素對於培養酵母菌液時間長短及變化。 在培養酵母菌的過程中,最重要的是必須減少汙染的因素,避免水果酵母液發黴產生變質。我們發現即便氣溫驟降而影響室內溫度變化,酵母菌也能順利的發酵,只是過程中所需時間的長短而已。此外,水果的每一部位都有酵母菌的存在只是含量多寡的不同,而不同的添加物對酵母菌的活性會產生不同的效果。

當矩形愛上鋪滿數

本科展首先研究:3×n矩形用3×1(1×3)矩形鋪滿,4×n矩形用4×1(1×4)矩形鋪滿,和a×n矩形用a×1(1×a)矩形鋪滿,運用是否跨斷線找法推出鋪滿數公式。再來運用特殊形找法,分虧格和L型來鋪滿3×n矩形;4×1矩形、T型、2×2方形、Z型,個別及兩兩組合鋪滿4×n矩形。在本研究中除了有用到Z型做排列時,鋪滿數為0種外,其他狀況皆推出了公式。因每一圖形的鋪滿數和前一圖形有關係,故除了虧格外,其他以遞迴關係式來表示。而後分析各圖形鋪滿數,得到a×1矩形數據在表格的呈現上為傾斜的巴斯卡三角形,且隨著a×1中a值的不同,垂直間隔(a-1)格;L型和T型,也有不同的巴斯卡三角形形式,並證明、推廣。最後研究方形鋪滿m×n矩形的鋪滿數,當{k≤m,nk|m,n時,鋪滿數為1,反之為0。

數學公式

因為讀數論的同餘方程時,看到許多一元二次同餘方程的解法,又在不定方程中遇到ax2 + by2 = k 這樣的題目,使我開始思考這個問題。