全國中小學科展

第三名

美妙的和弦

每當聽合唱比賽時,總覺得三部合唱比只有一部齊唱來得好聽,向老師詢間之下,才知道那是美妙的和弦所造成的效果。奇怪,為何三個音(或更多)所組成的和弦會好聽,又是不是任意的音組合起來都可形成好聽的和弦?基於好奇心的驅使,於是我們給這位「和弦小姐」徹底剖析!

提升多張QR Code條碼辨識之研究

QR Code的應用在我們的生活當中隨處可見。然而,引起我們好奇的是,為什麼手機的 QR Code APP都只能辨識一個QR Code?這對於要辨識大量QR Code的人,就顯得過於不方便。因此,我們在想能不能有一次辨識幾十個,或甚至上百個QR Code的方法? 本研究針對目前辨識率最高的開源QR Code辨識函式庫Zbar library作改進,發現使用up sampling搭配多種不同Interpolation Filtering,可以有效提升多個QR Code的辨識率。如果再加上本研究提出的module sampling與match centers方法,這樣一張相片中包含112個QR code的辨識率可以提升到93.3%,而平均QR Code辨識時間也縮短為原本的36%。 這個研究成果,希望未來能回饋到Zbar open source library,讓手機APP的開法者可以運用,一般使用者可以享受到小小手機也可以準確辨識多張QR code的便利性。

砷汙染終結者:中藥砷汙染的生物感測器與螯合器

背景:政府以ICP-MS檢驗海關抽樣中藥材的砷汙染,耗資費時,民眾沒有工具可以預防砷中毒。目的:開發解決砷汙染的快篩和過濾工具。方法: 利用合成生物學技術,將E. coli開發為: (1)產生螢光蛋白的GFP砷汙染感測器、(2)產生肉眼可見藍色沉澱的LacZ’砷汙染感測器、(3)產生金屬硫蛋白(fMT metallothionein)的fMT砷螯合器。對E. coli進行功能測試實驗和系統生物等量性分析,並設計具生物安全性的快篩裝置。結果: GFP和LacZ’砷汙染感測器能在5和15小時內偵測As(V),前者能偵測岩精含砷,兩種感測器對鉛與銅離子沒有反應,具專一性。ICP-MS測量出fMT砷螯合器在As(V)溶液五小時後的砷螯合量。快篩裝置用的洛神花有抑菌功能。結論:生物感測器可作為砷汙染的快篩器,生物螯合器可發展成過濾器。

桃園縣以前曾在海底嗎?

爸爸是桃園縣樹石會的會員,假日常帶著我們全家到河邊去撿奇石。有一天我們到奎輝的河谷去撿石頭,無意中卻發現:石頭上黏著好多好多的貝殼,爸爸告訴我:「那是化石」。於是,爸爸連絡了老師,再約集一些同學,一起採化石,並進行證明桃園以前曾在海底的調查工作。

用直尺與圓規作正n邊多邊形的探討(n≧3,NN)

「優」然在「耳」-以木耳取代優酪乳中增稠劑可行性之探討

木耳含有豐富的植物性膠質、多醣體等成分,它不僅可以降低膽固醇、預防便祕及美容的功效。市面上賣的優酪乳通常會添加增稠劑,因此想探討木耳的膠質用來取代添加在優酪乳中的增稠劑之可行性,並利用消費者喜好性感官品評及黏度測定等試驗找出最適合的木耳種類及比例。 試驗結果顯示木耳種類以白木耳為最適合的,而添加20%白木耳之優酪乳接受度最高,且各試驗結果顯示添加量在20~30%時,最接近市售優酪乳。 成本計算上,製作乾燥白木耳優酪乳成本為每100克3.266元,較新鮮木耳每100克7.427元低了4.158元,也比模擬市售(用0.2%洋菜)少0.112元,又以營養價值觀點來看,木耳優酪乳富含增加免疫力之活性多醣體,遠勝於市售優酪乳,是消費者之最佳新選擇。

以無線傳輸技術整合家電遙控之研究

隨著科技的進步,居家生活中許多電器產品因應而生,衍生的問題便是遙控器數量的增加,不僅在使用上容易混淆,也造成了能源的浪費。首先利用嵌入式系統搭配藍牙、Wi-Fi模組、紅外線發射及接收模組,設計出了硬體電路,再利用RF技術用來連結主副設備。此外,利用Java語言撰寫系統的APP軟體程式,讓使用者只需操作手機APP就能學習所有遙控器的訊號,進行無線遙控、遠端操作、即時記錄等功能,接著透過3D列印以客製化設計系統外觀,改善傳統遙控器指向性問題,配合主副設備整合家中所有的遙控器,避免不必要的電池浪費,達到節能環保的效果。整個研究只要使用手機APP,就能不受空間及距離的限制進而控制家中電器,達到「一機在手,遙控無窮」之科學研究。

~波后尼、波內嚕~原住民傳統弓箭的製作與研究

本研究針對原住民傳統弓箭的製作方法、材質、射擊方式…等進行探究;更針對弓長、拉距、拉力、竹箭長短、射擊仰角…等變因和弓箭射程、準確度、箭速,進一步分析研究。 我們發現:拉距越長,拉力越大;拉距越大,射程越遠;箭越短,射程越遠;射擊仰角約350時,射程最遠;在相同拉距的情況下,弓長越短,射程越遠;以22磅拉力的弓測試,箭速大約每小時79公里;箭的行進路線是以拋物線進行的;箭的重心,才是影響箭飛行穩定性的主要因素;我們可以調整拉力或射擊仰角來使弓箭射擊更準確。 最後,我們期待以弓箭為媒,帶領大家學習科學,並更重視原住民的傳統文化。

愛因斯坦密碼

在顯微鏡底下,我們設計不同的微型化學反應裝置,嘗試探討各項變因(溫度、濃度、聲波…等)隊反應的影響。我們以成功地將實驗藥品用量減少到一滴(約0.04ml),以微觀的角度觀察化學反應的過程,發現反應進行時,粒子會不斷流動,經查證後為愛因斯坦所提出的布朗運動,且測得硫顆粒的直徑大小約4.2~6.7微米。由於想了解微小粒子分子間運動速率大小,於是利用簡單的運動原理V=△X/t=X2-X1/t2-t1計算出硫粒子的移動速率,並探討布朗運動的相關問題。不同濃度及聲波所造成硫粒子的移動速率不同,在不同溫度的部份,我們發現:硫粒子移動速率大約和√T(絕對溫度)成正比。不同溶劑所造成硫粒子的移動速率不同,酒精比率愈高,硫粒子的移動速率愈慢,氯化鈉比例愈高,硫粒子的移動速率愈快,我們也利用流動型實驗裝置插入銅線測量其聲波。並藉由銅線傳入液中,此比藉由空氣將聲波傳入液中的效能大約3倍左右。本實驗成功地將顯微鏡應用在微粒子分子熱運動領域上,並計算出布朗運動速率的大小約8.9(μm/s)至220(μm/s)之間,也經由實驗驗證了愛因斯坦所提出的布朗運動理論,本實驗可達到污染少、觀察實驗的時間短、用量少的目標。此實驗是邁向微觀運動世界,一種值得嘗試且創新的方法。

看不見的魔力─電場磁場對植物的影響

隨著科技的日新月異,人們使用電器情況也十分普遍,但有些電器用品會放出一種無形的電磁波,那對人體是否有極大的傷害呢?而地球本身是個大磁場,是否也會對人體也會有影響?於是想利用植物,以電場及磁場對植物之影響作個研究。