全國中小學科展

依國際科展年度查詢

臺灣

原來如「磁」-自製高斯計及磁力應用之研究

高斯計是一種磁場檢測計,用於檢測磁場強度,像電動機及發電機的磁場強度,影響著功率大小及效率的問題,磁場強度的檢測有助於生產品質精良的馬達。然而一支專業的磁場檢測計的價格相當昂貴,我們希望能探索科學知識並自製高斯計,進而運用在更多的方面。 從改善第一代的擺盪式矽鋼片開始,針對第二代的霍爾元件式的檢測實驗,最後第三代的控制ARDUINO結合LCD顯示介面,成功檢測出磁鐵的極性與強度數值,達成快速與穩定的效果。 在生活應用方面,以線徑0.4mm的漆包線自製電磁閥,實驗測得近600公克的磁吸附力,發現磁場強度與磁吸附力的關係,以及磁場強度與馬達功率的關係,成功實現了高斯計的多元應用價值。

金山神祕海岸浮石事件解密

浮石是一種多孔的火山碎屑岩,氣孔佔總體積很高的比例,因此能浮在水上。本研究針對臺灣新北市金山區神祕海岸所出露沉積層中的浮石進行探討,藉由閱讀文獻、實地考察、採樣、實驗分析等方式,來瞭解浮石的化學組成、礦物種類及可能形成機制與搬運途徑。依照化學成份分析及礦物種類比較結果顯示神祕海岸的浮石與日本、菲律賓的浮石較無關聯,最可能是來自台灣地區並由台灣北部大屯火山系或觀音山噴發所造成。至於其搬運方式,沉積物粒徑大小分析的結果顯示浮石是經由力量強大的海洋搬運作用攜至當地沉積。綜合上述,我們認為金山神祕海岸的浮石最有可能的生成方式為:1867年,由與大屯火山有相同岩漿系統的海底火山噴發出,接著此火山爆發所引發的海嘯將浮石帶至神祕海岸進行沉積。

「鈣」世「櫻」雄「紅」翻天-櫻蝦米蘿捲新產品開發

蓬萊米粉取代麵粉、紅蘿蔔廢棄物利用、結合宜蘭產量豐富櫻花蝦,研發出新產品,取名為櫻蝦米蘿捲。蓬來米粉取代麵粉黏度及硬度實驗:全米蛋捲口感酥脆且無麩質,故鏡檢無網狀結構;紅蘿蔔不同乾燥條件製成粉,35℃乾燥24小時之紅蘿蔔粉類胡蘿蔔素含量最高;色差實驗:紅蘿蔔及櫻花蝦脂溶性色素能隨著10%、20%、30%比例增加而上升,於麵糊中釋放,製成蛋捲後色素亦能保留;紅蘿蔔抗氧化實驗:隨著紅蘿蔔粉比例上升,油脂氧化作用能有效減緩。營養成分:每100克蛋捲鈣含量為380mg、類胡蘿蔔素含量為21mg。28天貯存實驗,水分及水活性都無明顯上升,產品可在室溫下存放28天。最後將產品包裝、LOGO設計、商品化、市場調查,發現市場滿意度高,是值得被開發的產品。

水與砂的華爾茲-地震時建築物在不同含水量的土壤中沉陷量之研究

地震常伴隨發生土壤液化。我們發現除了飽和土壤的液化會使土壤失去支撐力而造成建築物沉陷之外,土壤的強度也會隨含水量不同而變化,此現象是受到水的表面張力在土壤顆粒之間產生的基質吸力所影響。我們為了瞭解土壤中含水量影響的情形,設計相關實驗,以建築物的沉陷量檢測土壤的強度變化。實驗推知:當土壤部分飽和時,因水的基質吸力而使土壤強度增強;土壤粒徑越小時,基質吸力愈大,使土壤強度增強;在地震加速度介於150~600gal間時,加速度與建物沉陷量呈線性關係。而在天然土壤中,因含有扁平、粗糙的板岩碎屑、以及細粒的黏土,均導致土壤強度較純石英砂強。希望本實驗資料配合地質調查,可以更有效的掌握填海造陸、填方、河川地區的土壤強度。

DCPIP變色比一比

“藍瓶反應”是一個常見的趣味實驗,以亞甲藍的藍色←→無色瞬間的變化令人稱奇。經過實驗,我們從許多不同的染色劑中,發現除亞甲藍之外,亦有能夠進行藍瓶反應的──“DCPIP”。於是我們進一步探討“DCPIP”的結構,並探討其可能的反應過程,及在不同條件下之反應速率。於是我們就發現了不僅葡萄糖、果糖、半乳糖可出現藍瓶現象,只要可以繼續氧化的官能基(例如羥基或醛),在其官能基附近有拉電子基的存在,亦產生效果絕佳的藍瓶反應。 亦以葡萄糖本身為探討的主題,到底是哪一個官能基最有可能先開始反應?也探討DCPIP、氧氣、葡萄糖及氫氧化鈉四者之間可能發生的機制。我們也發現了藍瓶反應的現象要發生,四者的條件缺一不可。另我們亦以氧化電位及還原電位去探討其中可以變色的原因。於是就慢慢揭開藍瓶反應神秘的面紗。

指有你能開

本研究製作了一個以Arduino讀取霍爾效應磁場強度感測器49E輸出電壓獲取手指寬度與深度的設備,藉由測量100隻手指並且交互比對後,證實以Arduino使用磁場量測的手指骨型也可做為一種生物特徵鎖具的鑰匙功能,且單一手指可以達到低於0.5%的誤判率,以多手指之判讀條件的方式更可進一步降低誤判率,且利用手骨辨識方法價格低廉。

英文篇章難易度自動分級之研究

以製作適合高中生的英文篇章難易度自動分級為初衷,本研究採高中英文課文為語料,針對「如何分級」,意即從文章萃取哪些特徵、利用何工具或語料協助萃取特徵、以何工具分級等因素,進行研究與實驗,並建立一套新方法。首先進行前處理,再嘗試以單字、句型的數量或比例、句長、音節長、整合以上分析等各式特徵,支持向量機(Support Vector Machines)、隨機森林分類器(Random Forest Classifier)、決策樹分類器(Decision Tree Classifier)、卷積神經網路句分類器(Convolutional Neural Networks for Sentence Classification)等工具,進行將篇章分為高中一、二、三年級等三個難易度等級的測試,建立自動分級模型。最後製作成可供大眾使用的自動分級網頁。各項測試之中,最佳分類效能為整合各項特徵時得到的分類正確率65.04%,經模擬得知,此效能較過去研究,已有所提升。

風馳電騁—高雄市推動電動機車策略之探討

節能與降低二氧化碳已是全世界各國共同努力的目標,為了解決空污嚴重問題,政府鼓勵民眾汰換老舊機車,選購節能、低汙染的電動機車。本研究以高雄地區為研究範圍,採用問卷調查,以及利用地理資訊系統進行繪圖分析,檢視民眾使用或購買電動機車的意願,並探討設置電動機車充電站的配置,以期達到電動機車推廣之目的。研究結果顯示,政府與業者能藉由舉辦試乘活動的體驗式經濟,以增加消費者的購買意願;其次,現有電動機車所使用的電池都有所不同,若是未來能有個公版電池和雙容規格的的電動機車,可提升其便利性。最後,擴增加電站的數量,減低使用者的「里程焦慮」,有利於推廣電動機車使用的服務範圍。

環環相扣〜我的數學「週期表」

本研究主要探討四位數經 f(X)函數運算後的結果。研究後得知經 f(X)函數運算後輸出值的標準形態 (x,x-1,k-x-1,k-x),只需要用一個變數即可控制所輸出的四位數之值。從而導出若進位制為 3 的倍數則有固定點,其通式解為 ( k/3 ,k/3-1 ,2k/3-1 ,2k/3 )。後來更進一步將進位制限制在 3×2n ,則只有固定點而沒有自戀環,而進入固定點的兩種路線型態之步數為 n-t+1 和 2n-t+1 。而在自戀環方面,我們將週期解寫成r1Tk/r的型態,並得知其週期解的個數公式 ∏i=1n=(ni+1)-1,和週期解內元素個數公式(k/r-1)/2-∑i=1^( ∏i=1n(ni+1)-2) Tli=φ(k/r)/2,以及週期解內元素為何。另外,藉由歐拉公式推導出不在週期解內且滿足標準形態的四位數,經f(X)函數運算後進入週期解 rTk/r內個數的公式,且依照週期解條件不同,其計算公式分為下列兩種 ∑x=0p-1φ(k/2x)+φ( k/2p)/2+∑y=0p-1φ(k/(m⋅2y))以及 ∑x=0p-1φ(k/(2x r))+φ(k/r)/2。

蠟蟲觀察~燈光下的零食!

本研究蠟蟲觀察~燈光下的零食!目的在觀察蠟蟲在不同溫度、光線照射下成蟲、結蛹、羽化成蛾的成長過程,過去資料顯示蠟蟲會吃塑膠,我們便把塑膠作為蠟蟲的零食,了解蠟蟲食用塑膠的狀況。研究方式為實驗法,將160隻蠟蟲分為八組,每組20隻,放入八種不同類別的飼養箱當中,觀察蠟蟲的生長。研究結果發現,蠟蟲成蟲不需要一直進食,24小時照光會加快蠟蟲羽化成蛾的速度,也會提高蠟蟲食用塑膠的動機,而塑膠沾上蜂蜜或果汁並未影響蠟蟲食用塑膠的動機。最後探討相關研究過程作為未來研究之參考。