全國中小學科展

臺灣

日中必彗~由速霸陸(SUBARU)望遠鏡影像分析彗星大小

本研究從日本Subaru天文台 Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program (HSC-SSP)及Hyper Suprime-Cam Legacy Archive (HSCLA)計畫網站下載公開的可見光觀測影像,撰寫程式進行彗星軌跡擬合(trail fitting)與孔徑測光(aperture photometry),分析已知彗星在遠日軌道時的光度並初步測量其彗核大小,進行後續討論。

化學液相沉積法製作摻鋁氧化鋅奈米線於染料敏化太陽能電池之研究

研究使用化學液相沉積法製作摻鋁氧化鋅(Zn1-xAlxO,x=0、2%、4%、6%)奈米線於染料敏化太陽能電池上,研究摻鋁氧化鋅奈米線之晶體結構、光學及染料敏化太陽能電池特性。結果顯示摻鋁濃度4%之氧化鋅奈米線具有最佳(002)結晶相及奈米線直徑及長度,也具有最佳太陽能參數為:開路電壓0.683V、短路電流4.56mA、填充因子52.3及轉換效率1.62%。因為鋁離子取代鋅離子時,可改變氧化鋅晶格結構降低缺陷密度,使奈米線的直徑及長度增加,提升染料的吸附量,並降低能隙使電子與電洞復合機率降低,大幅提升光電轉換效率。然而摻雜過量的鋁離子6%時反而導致晶格產生扭曲,導致晶格內缺陷密度增加。從這研究可了解摻雜鋁元素對於氧化鋅奈米線之染料敏化太陽能電池影響,未來希望能研究其他參數進而改善染料敏化太陽能電池之發電效率。

青春痘檢測系統

本研究旨在使用深度學習技術製作青春痘的檢測系統,系統中包含了青春痘檢測、油性偵測、專家回覆系統與趨勢分析等四大子系統。在系統開發後,接著做使用者實用性分析,本團隊與皮膚科醫師合作,藉以評估青春痘檢測系統的模型準確率。在第一次評估混淆矩陣中得到57%的準確率,而後又再重新取樣,得到75%的準確率。在油性偵測部分,使用吸油面紙後得知其吸油面積的油性佔比。專家回覆系統是以Mistral 7B語言模型製作而成,幫助使用者了解青春痘的相關資訊;最後依醫生建議的皮膚修復週期為期三個月,過程中進行4次的評估。本系統會向使用者呈現最近4次的趨勢圖讓使用者與醫師均能了解皮膚的修復狀況,因此本系統為一套完整且操作簡便的自我檢測系統。

達克比揪出壞『蛋』-讓人類『饗』有蛋蛋的幸福

為探究雞蛋新鮮度與貯藏天數的相關性,來確定新鮮度指標顯著變化的時間點,藉以建立新鮮度與貯藏時間的可靠度模型。實驗採用洗選與否的雞蛋,分別於常溫(20±5°C)及冷藏(4~7°C)環境進行貯藏試驗。進而模擬長期冷鏈貯藏運輸對蛋品質的影響,並分析蛋品質,包括:重量、比重、氣室面積、蛋黃直徑與高度、蛋白高度、pH 值。歸納出豪氏單位(Haugh unit, HU)以及蛋黃指數(Yolk index, YI),並計算各測定項目間之相關性。結果顯示,為期4週的冷鏈運輸,不論雞蛋水洗與否,蛋品質皆能達到美國農業部(USDA)訂定標準AA級。雞蛋抵台後且全程經低溫貯藏9週之後,品質仍能達到A級。本研究建立的雞蛋新鮮度與貯藏環境、時間的相關性模型將作為評估雞蛋新鮮度。

外來入侵種植萃物對果蠅忌避效果之探討

萃取四種常見且具有驅蟲效果的外來入侵種植物:馬纓丹、紫花藿香薊、大花咸豐草以及小花蔓澤蘭,配合果蠅喜愛的果物—香蕉,模擬家中果蠅受果香吸引的環境,初步了解這四種常見的外來入侵種驅趕果蠅的能力。接著利用氣相層析質譜儀的分析中,我們發現紫花藿香薊與小花蔓澤蘭具有氣味分子─2-Hexenal;再利用ATR-FTIR分析出馬纓丹與大花咸豐草具烷類與醛類的訊號;最後利用果蠅迷宮實驗發現果蠅會避免前往放置紫花藿香薊與小花蔓澤蘭的區域,用以說明紫花藿香薊與小花蔓澤蘭對果蠅具有一定的忌避效果。期待找到外來入侵種利於人類生活的用途,達到外來入侵種的危害防制,更期待可以開發出外來入侵種植物的經濟價值。

衍伸三角形之有向面積性質探究

2021年Todor Zaharinov在數學雜誌上提供了一道幾何證明題,題目為「給定任意三角形𝐴𝐵𝐶與動點𝑃,以𝑃點和三角形邊(或其延長線)上的點,構造三個旁接三角形,並使得𝐴、𝐵、𝐶點分別為其重心,再取旁接三角形的頂點構造兩個 衍伸三角形,證明衍伸三角形恆面積相同」。 我們的研究在原題構造中發現了新性質,並創新將其中的「重心」更換為其他形心構造與剖析,並關心衍伸三角形的面積關係,更探討滿足特殊條件時,動點 𝑃 在平面上的軌跡。 值得一提的是,當以三頂點為旁接三角形的「垂心」時,滿足衍伸三角形的有向面積的和與差為0的𝑃點,其軌跡構成外接圓及著名的Kiepert雙曲線,這是一大亮點。

吃出健康~客家芥菜變變變大解碼

四年級時參加食農教育,於是展開了「芥菜探究之旅」。結果顯示: 一、不同濃度粗鹽對酸菜影響:粗鹽濃度越低,浸泡液酸性越強、酸菜顏色越偏黃、亞硝酸鹽越低。 二、 不同種類鹽對酸菜影響:粗鹽、低鈉鹽濃度越低酸性較強;粗鹽濃度越高,產生亞硝酸鹽越高,而低鈉鹽、精鹽濃度越高,產生亞硝酸鹽越低。 三、 不同方法對酸菜影響:傳統方法的酸鹼度,數天後變得較不酸。精鹽、粗鹽酸菜顏色偏黃色,低鈉鹽酸菜顏色偏暗綠。脫水率以精鹽最高,低鈉鹽脫水率最低。 四、添加養樂多對酸菜影響,醃製到10-12天時,亞硝酸鹽含量消失、酸菜 偏黃 。 五、有光的環境對酸菜影響,有光酸菜浸泡液越酸、顏色越黃、亞硝酸鹽越低。 六、粗鹽醃製的福菜,亞硝酸鹽幾乎為0。

朱文錦意識行為探討

動物的學習能力與思考能力為判斷動物智力重要標準。本研究利用朱文錦的制約行為探討其學習能力、記憶能力、辨色能力與數感能力。研究以自製六邊形場地訓練朱文錦辨認顏色、測量其記憶時長與辨色精確度,並訓練其辨認數量多寡,以測定朱文錦數感能力。實驗結果發現朱文錦能辨認紅色,並能被訓練使特定顏色與食物產生連結,在紅色區域滯留較長時間,證明朱文錦可被訓練產生制約反應。停止訓練後其記憶力可長達7週,記憶強度與時間成高度相關。在數感測驗中,發現朱文錦具有可分辨數量的能力,且分辨能力與數量的比值與差皆有相關。本研究證明,朱文錦具學習能力,記憶力長達七週,辨識顏色精確度可達明度差±40,並具有一定數感能力。

DIY自動攪拌杯-探討影響自動攪拌杯穩定運轉的變因

家中的攪拌杯壞了,我想自己動手製作,查詢資料、動手製作後,攪拌杯卻無法運轉。隔天,我和同學、老師討論後,決定透過探討影響攪拌杯穩定運轉的變因,從中找到改良攪拌杯的方法。 之後我們找出影響攪拌杯穩定運轉的變因有:攪拌子磁鐵安裝位置與方向、攪拌子長度……等。經過實驗探究後發現:磁鐵豎直排放裝在中央、長度為1cm的攪拌子旋轉攪伴的效果最好,而馬達轉盤與攪拌子的間距要控制在適當範圍,攪拌杯才能順利運轉。 我們發現利用回收的玩具馬達、塑膠盒等物品製作自動攪拌杯,既環保又能化腐朽為神奇。未來希望能更進一步研究環保的發電方式來驅動攪拌杯,也希望能再改良自動攪伴杯,使其能在攪拌黏性液體時,也能有效攪拌。

「颱」客強強滾

本研究採用聯合颱風警報中心(JTWC) 2011-2020年衛星觀測資料,探究西北太平洋颱風快速增強(Rapid Intensification, RI)現象。研究發現並非所有颱風都會經歷RI現象,秋季(9月-11月)颱風伴隨RI現象發展的比例較其他季節高。颱風最活躍的6至11月,強颱的生成與發生RI的現象具高度正相關。聖嬰現象發生期間,有更多強烈颱風的生成,發生RI現象的強烈颱風也相對較多。RI現象最主要出現於颱風的發展期,其次才是極盛期。最後,以天秤颱風、卡努颱風進行個案分析,發現RI期間出現颱風眼隨強度增強而愈來愈清晰並趨於正圓、螺旋雲雲帶與颱風中心對流雲系發展迅速、颱風結構也愈接近對稱等現象。