全國中小學科展

第一名

土壤中施用廢水污泥對作物生長及土壤環境的影響

污泥對土城可能造成的影響可從三方面來看:(l)它可能改良上壤之物理性質和增進某些土壤養分(主要是氮素)的 供應能力,(2)它可能消耗土壤中很重要的氧氣血造成有害的嫌氣環境,(3)它在土中分解,其分解產物可能污染地下水。為了使其有益的效果彰顯,有害的影響減少,我們必 須對污泥有機質在土壤中的分解有相當的了解,才能設計出有效的汙泥施用方法。

樂活腳踏車安全照明之研究

腳踏車是一種非常環保的交通工具,因此我們從環保觀點著手研究,利用人力很方便能產生的動能,再利用動能轉換成電能發電。 本研究分成機械結構及電路迴路兩大部分。機械結構有自行設計的 : 1. 不用下車的自主發電機構。 2. 回收煞車時的制動能量輔助發電機構。 均利用繩索的張力傳導力量,並利用槓桿原理對發電機(或稱磨電燈)施力,使其碰到車輪而轉動發電,同時利用彈簧回彈歸位。至於電路部份有簡單的整流、濾波、穩壓以保護電路,還有可以把能量儲存的充電電池。使得腳踏車也具有主動照明、警示的LED 燈,避免一些意外的發生,以保護騎士的安全。 同時實驗了施力大小對發電機轉速的影響、以及煞車輔助制動能力的大小、了解到能量不滅定律。並且實驗行車速度與發電的電壓、電流的關係,以及充放電實驗用以了解電池蓄電的效果。依據實驗結果反覆的驗證,改進機械結構與電路系統,以提高系統之效率與實用性。

阿里山公路沿線的地質調查研究

我常常在電視科學節目上,看見介紹岩石、地層的影片。我也曾在阿里山公路看見許多岩層,一層一層的,既美麗又奇妙。那時我對這些東西產生了興趣。再想起去年上過自然科學第七單元「地層」這一課,雖然課本提過地層是由於沉積在海底的泥沙,經過長時間的堆積,擠壓隆起後形成一層層的地層,但是我還是一知半解,於是就利用下課去問老師,經過老師的講解後,我對岩層的興趣更濃厚,回家後找了一些同學,請老師指導,一起展開這個研究阿里山公路沿線地層的調查工作。

比一比真有趣

上完自然課磁鐵的單元之後,有幾個問題一直盤旋在腦海裡老師說"一塊磁鐵有南北兩極,兩塊磁鐵吸在一起之後還是只有兩極"。我覺得很奇怪,為什麼不是四極呢?如果仍然是兩極的話,那麼磁力是否互相抵銷了?或是增大了?怎樣才能比較出來呢?我自己試了幾次也找了幾位同學共同研究,都無法用數字表示出來,只好請教老師了。老師認為我們的問題很有趣,就提供我們幾種方法,由全班同學一起來做實驗。

廢棄腳踏車~重生!人工智慧的應用研究

三年來我們推動【廢棄腳踏車~重生】公益活動已經回收了七百輛腳踏車! 本研究進一步結合人工智慧,做了一個FB聊天機器人: 民眾只要提供地點、照片就可以完成舉報,並利用遊戲化鼓勵民眾參與。 本研究做出了下列三個全台首創的AI應用: 1.辨識廢棄腳踏車: 利用Google Vision API結合人工智慧類神經網路,判斷民眾上傳的照片中是否有廢棄腳踏車。 2.門牌辨識: 人工智慧結合Google Vision API及Google Maps API,從門牌照片解析出地址。 3.案件評分: 人工智慧根據各種數據判斷舉報案件是否真實。 經過反覆實驗訓練,它幾乎與人類專家所做的一樣好! 本研究進一步歸納實驗成果,提出「2-4個隱藏層、每層5-20倍輸入項目的神經元數量」的MLP最適配置,可以廣泛應用於未來相關領域。

拜訪石頭的老家去

上自然第六課「泥沙」時,楊惟中帶了很多各色各樣的石頭來,那是星期日,他跟著爸爸到新埔鳳山溪抓蝦時揀的。我們問老師:「這些石頭從哪裡來的?」老師說:「可能是從不童的山上來的。」我們再問:「是哪些山呢?能不能找到它們的老家?」

聲音頻率與其方向之關聯性

前陣子家中音響故障,要購入新的高級喇叭。為了更加發揮新音響的特性,特別請音響店老闆來家中擺設及校正。放置時,老闆特別強調:「高音喇叭擺設的方向要面向欣賞者,這樣子才會有好的效果;而低音喇叭就不一定要如此,因對人或不對人放置並不會對欣賞放果造成太大的影響。」追問原因何在,老闆表示‘「這是我和同好多年的心得,也談不上如何解釋。」因而對此主題產生了研究之興趣。

紙糊的房子蓋在哪裡好呢?—研究長腳蜂屬(Polistes sp.)的生態行為

長腳蜂屬於胡蜂科,長腳蜂亞科,本研究發現長腳蜂築巢高度與當年雨量有關:雨量多,蜂巢高度較高。築巢的位置有遮陰、照度較低。長腳蜂的警戒距離很短,不會主動攻擊人。對長腳蜂噴水可以暫停牠的動作是保護彼此可行的做法。 長腳蜂的主要行為:飛行、捕食、餵食、築巢、覓食、用口器排水等。一天中活動有2個高峰期,分別是上午7:00~9:00與下午17:00~19:00。長腳蜂回巢後的工作與其是否為主要繁殖期有關:繁殖極盛期時,長腳蜂上午餵食的工作次數頻繁;繁殖期進入尾聲,長腳蜂回巢後多在休息或探查巢室。此外,長腳蜂飛行路線同一天有共通性,受風速的影響很大。我們也可以從繭蓋數量的消長看出蜂巢生命力是否旺盛。

利用轉動的鏡子測聲音頻率的探討

在一次的聯課活動中(自然科學社),在物理實驗室後面的櫥櫃中放有許多音叉,有少數同學敲著音叉,浸入水中濺起水花,當時很多同學覺得新奇,紛紛問老師有關聲音的原理,其中我們印象最深刻的是:(一)聲音的產生是由於物體的振動。(二)聲音的高低是決定於振動頒率,像男人聲音低是聲帶振動頻率小,女人聲音較高是聲帶振動頻率較大,那時利用喇叭及示波器示範,當喇叭的聲音高時,示波器上出現的頻率也較大,但是我們仍不了解示波器如何顯示波形再測頻率的道理,於是我們幾個同學利用圖書館時間查書、討論,看看有沒有其他更簡明的方法,測出聲音頻率,同時找課餘時問,試著做這個實驗。

極近值數列

數學上常有難題,係出自於學者對於難度的誤估,像 Fermat 最後問題、四色問題,起先都是當人們憑直覺就宣稱他們發現了什麼?直到後來有人想真正證明時,而發現邏輯上困難重重,一旦無法很快解決,這些問題反而輾轉成名,此種現象顯示一個事實,也就是數學上許多問題,常有似易實難者存在。作者有位研究工程設計的朋友,提出一個問題,他希望能夠不經過逐次試驗,僅憑藉著公式之推演,使分母在限制之區問內,而找出一個最接近已知數的分數;事實上逐次試驗在做法上也的確不切實際。學過連分數的人,有可能很快聯想到利用漸近分數的理論,最多稍加以推廣,應可很快得到結果,可是一旦到發現漸近分數所能適用之區間與給定之區間大不相同,而且問題的結果也隨著區間的變化,而幾乎無法統計出一條規律時,就會發現此問題決非想像之容易。此問題給人感觸良多,作者以有不畏艱難全力以赴。