全國中小學科展

第三名

閃爍燈之循環性質研究與探討

n盞燈排成一列,最初將某些燈點亮,在每次操作,將上一次未亮且其旁邊僅有一盞燈是亮著的燈點亮,並將原來亮的燈熄滅,欲找出一種亮燈方式,使得此n盞燈無論操作幾次,至少存在一盞燈是亮著的。本作品旨在研究n個燈直線排列的循環性質,並把排列方式推廣到環狀、矩陣及三維陣列。研究中我們發現一種特別的最短循環集型式,是由若干個全0子狀態列去串接基本型2循環集,形成複合基本2循環集,進而找出所有排列大小的2循環集。而「可逆性判斷法」與「l循環集建構法」可幫助我們探討各種循環集之存在性。最後,改變操作規則為「將上一次未亮且其旁邊恰有k盞燈是亮著的燈點亮,其中k=2,3,4 」。閃爍燈的循環性質可應用在各類流量之自動調節系統的設計。

花鐘「光」陰

我們以野外常見的翠蘆莉為研究對象,觀察翠蘆莉的開花時間與光週期之關係,若我們改變時差或光週期則對生物時鐘的規律會有某種程度的干擾,時差三小時會對植株造成開花時間提早的影響,且恆亮或恆暗環境中,原本規律的開花週期明顯被瓦解,恆暗環境會抑制花芽發育及開花律動。我們進一步發現藍光是啟動開花的重要波長,而紅光則和維持開花時間的長度相關,本實驗得知翠蘆莉的生物時鐘會受到外在環境光週期的改變而重新建立,控制開花的律動,加速或延遲開花時間,未來也可應用於促進花卉經濟作物的收成。

「淺植」苗栗,畫出新勢力─苗栗淺山地區植群分類與製圖

本研究係以苗栗淺山地區之植物社會為對象進行實地調查,建立正式植群分類。以41個樣區、180種木本植物及9項環境因子,利用多變數分析以及植相調繪,其結果大致可分出6個天然林相、2個人工次生林相、6個人工林型。與前人研究之比對結果捲斗櫟-豬腳楠亞型、九芎型、栓皮櫟型等是此次發現之新植群,而栓皮櫟型是苗栗淺山地區屬罕見之植群。屬稀有及瀕危植物者有:多溝樓梯草、牛樟、苗栗野豇豆、台中假土茯苓等。與臺灣臺灣國家植群相較之結果,於仙山地區分類出黃杞型、長尾尖葉櫧型、相思樹型、柳杉杉木型、柳杉型;在虎子山及上島山地區則分出栓皮櫟型、櫸型、黃杞型。

油頭垢面真惱人─環保便利的油畫筆清洗法之探討

本研究旨在探討何種環保清潔液能最有效能的清洗油畫筆並且不傷手,整個研究從自製環保清潔液,到分析清潔液的酸鹼度,並實驗分析各類型環保清潔液清洗油畫筆的效能,最後以創客的精神研發自動洗筆機,以減輕學習油畫者善後的工作和節省時間。本研究採取行動研究,其研究結論如下: 一、自製環保清潔液經濟實惠且不傷手,但其清潔油畫筆的效果較差,實驗發現:加入沙拉油可強化清潔的效能。 二、190毫升市售液體水晶肥皂加入10毫升沙拉油,省時省水、清潔力強,其原本PH值10,雖在不傷手的範圍,鹼性仍偏高,實驗發現:加入沙拉油不僅清潔力增強,也中和降低了鹼度。 三、自製自動洗筆機省時省水、不沾手,為學習油畫者帶來便利性。

尋找z>7的超大質量黑洞

尋找高紅移的超大質量黑洞,有助於天文學界了解宇宙再電離時期。雖然黑洞的數量稀少,但相較於星系,存在於某些星系中的超大質量黑洞較亮,且存在時間比伽瑪射線爆久,因此,它們的吸收光譜可以協助天文學家最有效率地探索星系間物質及再電離時期與光的反應。本報告交叉比對昴星團望遠鏡 (Subaru Telescope) 的Hyper Suprime-Cam (HSC) 和廣域紅外線巡天探測衛星 (Wide-field Infrared Survey Explorer, WISE) 的觀測數據,以尋找可能的高紅移超大質量黑洞。本研究根據光度測定 (photometric observation) 和宇宙紅移 (cosmological redshift) 的原理,從雙色圖中較紅的區域挑選了46個候選星體,並逐一透過天文望遠鏡照攝的影像確認是否有可能是超大質量黑洞。最後,選出三個可能的高紅移超大質量黑洞,可用於向大型天文望遠鏡 (如昴星團望遠鏡 (Subaru Telescope) ) 申請光譜分析。

防「溢」國家隊-自製防溢器對防溢成效之研究

煮麵線或豆漿泡泡會溢出,本研究開發防溢器並探討最佳防溢成效的構造條件(專利第M609591號)。防溢器消泡作用為「泡泡從鍋底上升會撞到防溢器內部上壁或摩擦到上洞邊緣,造成泡泡破裂,使泡泡總量減量,故液面水位降低」。第一年於器材無法自製,此次第二年採用客製陶器,實驗有:上洞總面積、側洞數、防溢器高度、防溢器大小、不同水量、不同火力。結論為:防溢器防溢成效關鍵在「上洞比例6.3%~22.6%之間」、「上蓋表面積要大」、「高度要高」,製作的陶製防溢器中以A款(p.9)上洞比例在14.3%、4側洞、高度4cm的防溢器,是目前最佳的防溢器,可降低液面4.27cm;而且在中高水量及大火情況下防溢效果越明顯。實際應用在煮豆漿,確實可延緩溢出。

海岸北「鼻」-麟山鼻的「礁石」研究

我們研究目標為北海岸麟山鼻岬角的安山岩所形成的藻礁與風稜石、風化作用的沙丘與磁鐵礦的分布。研究方法上主要採實地踏查並透過圖書及網路資料的分析,針對寄生在安山岩藻礁以及海岸的沙丘和風稜石風化現象形成條件詳細做調查與比對。在踏查與分析麟山鼻海岸岩石和沙灘與簡單實驗室實驗結果,統整得到結論:在堅硬的安山岩經殼狀珊瑚藻寄生的藻礁,加上受到東北季風所形成的特殊風稜石,風化作用形成了沙丘、磁鐵礦。在進行簡單的風、水和沙土沖積,實驗結果可以推論麟山鼻具有的磁鐵礦、沙丘、藻礁、風稜石,受到大屯火山熔岩流向海冷卻形成後、常年受到東北季風風化作用、海浪沖蝕,這些都是對麟山鼻地形、地質重要的影響原因。

「鯊」馳「電」掣 ---- 鯊魚感電能力之影響因素分析

斑鯊透過羅倫氏壺腹細胞感應周圍環境電場,以提升偵測附近獵物的能力。過去針對斑鯊電感能力的研究,多著重於生物行為表現,量化分析較不足。本研究首先透過外界電場刺激非活體斑鯊,分析斑鯊腦部負責處理電感之區域,並探討電流在斑鯊體內的流通路徑;接著以銅片、碳棒等素材模擬斑鯊及周圍環境,量化分析斑鯊身體構造因素(如鯊體長度)、環境因素(如水之深淺)、獵物因素(如周圍魚群多寡)及斑鯊活動因素(如鯊魚頭部擺動)等因子對於斑鯊電感之影響。實驗結果顯示大腦前端為電覺反應處理區,有訊息交叉現象;軀幹部電阻大,有阻隔電流發散的導流效應。本研究提供發明一套估算池內魚隻數儀器的概念,及利用電流測得神經傳導路徑的方法。

哈士奇撿球 - AI辨識撿取乒乓球自走滾筒

本研究目的在於開發一款能夠自動撿取乒乓球的類掃地機器人,針對以下變項進行實驗研究,並歸納出最佳的製作要素: 一、 滾筒篩選繩使用5mm線徑的彈力繩 二、 滾筒篩選繩中心到中心的間距為40mm 三、 滾筒篩選繩中心距離地面的高度為10 mm 四、 推動輪速度設定為PWM=80 五、 感測器偵測的距離設定為42公分 六、 讀取HUSKYLENS辨識框中心的X座標,導正推動輪方向。 最後運用 Arduino 整合 AI 影像辨識技術、馬達驅動模組、超音波感測,撰寫程式讓乒乓球撿球滾筒判斷乒乓球並導正方向,製作出可自動撿取乒乓球的類掃地機器人。

菜園「害」客-皺足蛞蝓行為生態及防治方法探討

蛞蝓是菜園常見害蟲,我們探討蛞蝓防治方法,進行6個菜園調查,發現有皺足蛞蝓和花點皺足蛞蝓。蛞蝓夜間活動頻繁,會刮食幼苗、菜葉、嫩莖,讓菜葉坑洞有黏液,作物無法順利生長。天黑開始活動;白天在菜園藍桶子下及塑膠地墊下找到較多蛞蝓棲息。實驗發現蛞蝓在黑色塑膠袋下棲息比例最高;喜歡較低溫度;沒有明顯痕跡跟隨及回巢行為;會攝食多種蔬果,但莖葉有刺或細毛的不吃;防禦行為有隱蔽性、不動性、混淆色、結群、逃脫及分泌黏液。濕度與溫度影響蛞蝓的活動,選擇棲息環境因素有陰暗、潮濕、縫隙、涼爽及附近有食物等,喜歡棲息於塑膠材質。建議在蔬菜旁鋪黑色塑膠袋,形成陰暗涼爽不通風的縫隙,是誘捕蛞蝓簡便有效且無害的防治方法。