全國中小學科展

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第52屆--民國101年

影像互動技術之應用

網路攝影機(WebCam)提供使用者便利的拍攝功能,價錢低廉也取得容易,目前已被大量建置在各裝置中。本作品主體為『以軟體結合網路攝影機,對影像進行色彩的分析、辨識』;本系統支援辨識多個指定目標,透過追蹤、分析色標的行為,可知指定目標之位置,並以此來完成指定的動作,建立出全新的使用者介面,讓系統能夠廣泛的應用到生活中。本組以此項核心技術,將資訊引導結合至醫療、教育、日常生活等方面,並完成相關的研究及應用,特別選出「復健輔助系統」、「兒童筆順輔導教學系統」及「影像追隨智慧載具」三項作品。本組期盼此項技術能廣泛應用,使生活更便利。

衝「蜂」陷陣

透過不速之客-「虎頭蜂」的誤闖教室,開啟了我們對虎頭蜂的探索研究。從粗淺的只知道虎頭蜂的毒液含有可怕的致死蛋白,被攻擊時可能引發循環系統衰竭而死亡,一直到透過研究,認識常見虎頭蜂之種類習性;並以實地調查和專家訪談的方式,調查校園內虎頭蜂築巢之分佈歷史;也蒐集和整理許多文獻資料,了解蜂螫之危險與防範方法。更可貴的是能在研究過程中,由專業捕蜂人的帶領下,摸黑冒險「衝鋒陷陣」,親身參與摘除虎頭蜂窩的行動,實際觀察虎頭蜂防除的全部過程。期望研究結果能讓大家對於虎頭蜂,能有更清楚的認識,也學習如何尊重生物的多樣性,更重要的是,不再一知半解,而可以在遭遇危急時做出正確的行動,避免狂蜂傷人的不幸事件發生。

保險箱駭客~行列、奇偶數的相關性

以「保險箱駭客」的問題出發,討論在偶偶棋盤、偶偶不相等棋盤、奇奇棋盤、奇奇不相等棋盤、奇偶棋盤中,符合行列奇數和行列偶數的各種可能。接著歸納出棋子總數的規則,找到其中幾個例外情況以及特殊的性質。利用棋子數的「增加2」與「增加4」,找出棋子的排列方法。並且,從中學習科學研究的方法,以及了解奇偶性質與行列的關聯。

走到哪裡吸到哪裡

本研究為設計製作一雙具有吸塵及涼爽功能的鞋子,由自行改良之“大孔徑單向閥”及自行研發之“磁浮式氣囊”所組成;穿上吸塵鞋,踩下時可壓出氣囊內之空氣,經排氣孔吹至腳底,而產生涼爽效果,抬起吸塵鞋時,磁鐵互斥力作用彈起時所產生的跳躍感,能使人感到愉悅,氣囊因磁鐵互斥力而擴張空間產生吸力,能將鞋底含有灰塵之空氣吸入,而灰塵可經濾布過濾而附著於濾布上;本鞋不需人力以外之能源損耗,且濾布可拆洗重複使用,達到節能減碳、運動及環保的效益。

天羅地網尋芳蹤 只為盡訪六連塊

本研究以五連塊為基礎,利用窮舉法、圖形操作推導與驗證六連塊之所有組合方式。研究結果發現連塊個數、連接邊數、L形轉角數與連塊可擴充位置數量及連塊組合方式有關,此研究可做為後續推導七以上連塊組合方式之參考。

金黃奈米銀性質探討及在纖維製作的應用

聚丙烯酸(PAA)是尿布中吸水成份,我們發現其—COOH能螯合水中Ag+,並在不添加其他還原劑的狀況下,成功地以照光或加熱方式製備出PAA-奈米銀粉末,而加熱方式僅需花費數十分鐘便能製得粒徑小且均一的奈米銀,大幅度縮短製程時間,深具環保與實用價值。製得PAA-奈米銀屬於固相粉末,我們發現0.1MNaOH(aq)及有機胺能有效將其溶解,而且有機胺溶解效果比NaOH(aq)更好。奈米銀溶液穩定性探討發現添加強電解質會造成奈米銀表面的電荷被減少,造成奈米銀粒子聚集,但添加非電解質醣類卻因其結構中具有-OH官能基及醛基能有效保護奈米銀,增加奈米銀溶液的穩定性。應用PAA-奈米銀溶液於抗菌纖維的製作,發現以添加方式將0.1MNaOH(aq)/PAA-奈米銀溶液加入於反應原料中製作耐綸纖維的方式最為合適。

三角梅花五面開

2004年DragutinSvrtan,DarkoVeljanandVladimirVolenec三位教授在math.MG上發表了一篇文章,內容提到18世紀的幾何學家Monge將Ptolemy定理延伸到一般的五邊形,而Gauss則利用這個結果證明了一個鮮為人知的有趣定理—“高斯五邊形定理”,其內容是在說明如何從一個五邊形的”部份面積”算出”整體面積”。此結果經由許志農教授重新編寫在《算術講義》第19講中,同時也提出了一些新的問題。我們則在這篇文章中解決了之前留下來的問題,同時也發現了另一個與高斯五邊形定理等價且形式相似的結果—內五邊形定理,再利用之前的文獻和本篇文章的結果便能證明了以下定理的等價關係: Ptolemy定理≡和角公式 ‖‖ Monge公式 ‖‖ 高斯五邊形定理≡內五邊形定理

向火神借五分鐘~談耐火材料延遲火災發生的效應

小蘇打用在乾粉滅火器。將小蘇打混成紙球在火上燒,紙球受到火的作用不會起火,摸起來不燙,希望找到材料組合,火災發生時對起火點產生延遲效應,爭取逃生機會;首先使用不同材質的紙與小蘇打混合,觀察加熱效應,因紙球易散掉,接著討論黏著材料,再將不同物質與酒精混合燃燒,測試燃燒時間及對流產生的溫度,結果發現小蘇打可延遲火勢產生降低溫度,其次使用浸泡矽酸鈉的紙作耐火木材,實驗發現泡矽酸鈉的紙不會起火,再將矽酸鈉與小蘇打依不同比例混合,發現7:3比例混合物最硬適合做建材替代品,最後製作幾種耐火製品,發現小蘇打及矽酸鈉相關製品可延遲火勢降低火焰溫度,火災發生初期可爭取逃生機會,減少悲劇發生。

液滴碰撞-撞出能量新觀點

本研究著重在觀察水滴的碰撞,以微量滴管控制水滴質量由0.01g~0.05g漸增,以高速相機拍攝,紀錄極短時間內的碰撞過程,而後將照片分析,求出碰撞前、碰撞後動能變化,計算出動能損耗率,最後以圖表呈現數據,找出其中特別的發展趨勢。實驗結果發現:(1)水滴碰撞後融合或分開的機率受質量影響;(2)在碰撞後動能損耗率方面,主要受水滴質量、入射速度、碰撞參數對水滴粒徑比例、碰撞後融合或分開等,皆有影響,並集中在50%~80%之間;(3)水滴在碰撞後動能竟然增加了!深入研究發現可能與表面位能的釋放有關,並推導出相關公式驗證。

「粄」中乾坤,「條」理分明

本研究利用拉力計、電導度計、曲度計等儀器研究不同米類、不同水質、不同質量等實驗條件下所製成的粄條在拉力、電導度及甜度的差異。拉力大小排列為在來米>美濃米>長米>蓬萊米>泰國米>糯米>圓糯米;無任何添加物時,大部分米類的拉力一開始會隨著靜置時間增加,但到20分到40分後便開始下降;而糯米、圓糯米則呈現持續上揚的趨勢。加入蕃薯粉和太白粉後,各種米類的拉力皆會隨著靜置時間增加。使用不同水質時,拉力大小依序為蒸餾水<逆滲透水<山泉水<自來水<地下水。增加米類質量會增加拉力,但非成正比;美濃米、在來米從50g增加為100g時,拉力有較明顯的增加;加入蕃薯粉、太白粉則能大幅增加米漿的拉力,但繼續增加只會微幅提升拉力。