全國中小學科展

臺灣

無線你的無限--無線電力傳輸效能的改善

無線傳電是非常新穎的創舉,但卻沒有人用簡單且便宜的方法來改善傳輸效率不佳的問題。在主線圈加入軟鐵後,輸入和輸出的功率比從52%增加到70%,大大減少無線傳輸能量損耗,且若次線圈再加入諧振線圈,則功率比可從52%再增加到80%,這是一個重大發現。在主線圈加入軟鐵實際無線充電之效果是:充電到10mAh時間從9分32秒縮短到5分23秒,減少3分51秒,效率提升40%。在次線圈加入諧振電路對實際無線充電之效果是:大大提升次線圈原本輸出功率約3.8倍,且主線圈加入軟鐵後,充電時間又再縮短20%。由實驗最佳數據,本組設計了無電池風扇並結合3d列印及雷射切割技術,使研究結果商品化,只需插上電源就可以使用。

甜蜜負擔—探討高糖高脂肪對學習和記憶的影響

本研究目的在於探討高糖高脂飲食對小鼠學習、記憶與生活自理能力的影響,以及加強運動是否具有改善作用。規劃正常對照組、高糖水組、高脂飼料組與高糖高脂組,並加入加強運動計畫,對小鼠進行實驗。最後透過水迷宮、Y型迷宮及築巢能力實驗,以行為測試評估小鼠的學習與自理能力。結果顯示,高糖高脂飲食顯著降低了小鼠在水迷宮中尋找平台的能力,以及降低了小鼠在Y迷宮中探索新區域的傾向,顯示學習記憶能力受到干擾而減弱;同時,築巢行為亦顯示出類似趨勢,指出小鼠的生活能力有所下降。然而,加強運動能夠改善這些受到干擾的學習與認知功能,尤其在高糖高脂組中效果最為明顯。本研究強調了健康飲食與運動在小鼠學習與自理能力方面的重要性。

法網恢恢,疏而不漏-不同編織方法對網狀物恢復係數之影響

本研究為解決儲氫瓶存放安全問題,利用測試儲氫瓶編織層的各項變因,來獲取最佳參數,使之安全性得以提升。實驗由編織材質、編織張力、編織密度、編織方式四方面切入進行探討,並於最後將二維的編織物推向三維的儲氫瓶進行模擬實驗。此外,為了提升實驗的精準度,降低實驗誤差,在實驗中使用Arduino系列感測器進行實驗。實驗結果得出在高編織張力、保留空隙的高編織密度,以及低編織角度的設定下,編織面的恢復係數及剛度較高,此時儲氫瓶也最為安全。

以雷達回波圖推估閃電發生的可行性研究

上高中後,我們將國中對閃電研究的興趣延續,國中的研究著重於閃電與降雨地形及溫溼度的關係,高中這幾年我們的目標是希望找出以容易取得的雷達迴波圖推估閃電得發生,高一及高二上學期間我們在研究過程中,對閃電的資料記錄方式、形成條件、現象等越理解,讓我們除漸漸得出穩定的研究結果,但也發現因為需不斷的調整以趨向大自然的真實狀況,我們方法有限制。本報告以我們初始研究為基礎,以調整後的方式進行深入分析,期望以其他的氣象資料輔助雷達迴波圖的可行性,並且以三維雷達回波資料分析降水粒子對閃電發生的影響,最終希望建立利用資料推估閃電發生的簡易閃電預報模式。

滑翔吧!旋轉中的飛行器

我們使用一般的紙杯,做出能在空中滑翔的紙杯飛行器,經過一系列的實驗設計,我們認為飛行器內外輪徑要有差異、外輪與內輪要有些重量差異,外輪杯口有重量且光滑平整,紙杯飛行器滑翔的距離會越遠,但飛行器的長度對紙杯飛行器滑翔的距離並不會有太大的影響。

高壓「碳」究、「碳」為觀止─以牡蠣殼加壓溶解進行化學固碳之可行性研究

本研究旨在探討廢棄牡蠣殼(主成分CaCO3)在模擬加壓環境下與二氧化碳及水反應,進行化學固碳(CaCO3+H2O+CO2⇌Ca(HCO3)2)的可行性,並連結深海高壓環境有助於穩定碳酸氫鈣的概念。研究小組設計實驗裝置(包含固碳反應艙、二氧化碳集氣筒、未反應二氧化碳收集筒)模擬壓力,探討反應時間、牡蠣殼粉用量、初始壓力、水溶液種類、混合方式及溫度等變因,並以二氧化碳氣體體積減少量作為觀察指標。 研究結果顯示,牡蠣殼粉確實能與CO2進行化學反應,反應量顯著高於單純的CO2物理溶解。進一步實驗發現,提高壓力、降低溫度、加強混合(每5分鐘攪拌)及延長反應時間均能提升CO2總反應量。然而,在本實驗條件與時間範圍內(最長60分鐘),3克牡蠣殼粉的效果優於6克及9克,且純水效果優於海水。本研究驗證了牡蠣殼加壓固碳的可行性,並模擬深海環境來找出反應效率的關鍵因素。研究小組進一步發想深海牡蠣殼固碳系統,為此廢棄物再利用及深海固碳概念提出創意規劃。

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。

樂高EV3積木遠程遙控多功能陪伴寵物機

本研究主要是以樂高EV3為核心,設計「車炮合一」可遙控的移動載具發射器,並適合應用於寵物互動。我的設計最大特點是透過自製的發射機構,在零食發射系統中可發射10發以上的狗零食,玩具球發射系統最多可發射五球,這些發射的落點集中,力道不強,所以不會對寵物造成傷害,而彈跳的軌跡與次數,均能增加寵物狗的吸引力與趣味。另外機體功能的改良:履帶能適用於多種不同的室內鋪地,與寵物互動不受限制;AI功能中的超聲波智能避障距離20公分內不會碰觸到障礙物也不會對寵物有影響,範圍限制可保障機體,不會有損壞的危險。最後經過與寵物狗實測,發現小狗對本機器播出的語音會有反應,發射出的零食會啃咬,投擲出的小球也會追著玩耍。

「仙」境「桃」花源-蛋黃果的開發及應用

本研究選用蛋黃果(Pouteria campechiana)為原料開發成加工製品以增進蛋黃果之利用價值。添加不同比例蛋黃果於生鮮麵條,並分析相關影響。添加30%蛋黃果麵條色澤變化差異最大且抗氧化能力DPPH)及還原能力FRAP)皆最佳,但其彈性最差。蛋黃果麵條與原味麵條,在整體喜好上,無顯著性差異。結論30%蛋黃果麵條抗氧化分析結果最佳,但彈性最低影響口感,宜選用20%蛋黃果麵條在保有抗氧化活性下對口感之影響較少;選用熱風乾燥與真空乾燥在不同溫度下製作蛋黃果乾。80℃真空乾燥速率最快80℃熱風乾燥硬度與脆度最高。以80℃熱風乾燥及80℃真空乾燥之果乾較受消費者喜愛。結論未來可利用複合式乾燥方法,提升乾燥效率及產品品質。

柚子對環境中孑孓的影響

本研究主要探討柚子對孑孓的影響。我們將柚子分為成熟果皮、未成熟果皮、柚花、柚葉,其中果皮分為外果皮和中果皮,柚花則分為花瓣、雄蕊、雌蕊,並依據不同濃度加入水體之中,觀察孑孓呼吸管收縮頻率、存活率、扭動次數、閉氣時間的變化,同時也測量孑孓生活水域的pH 值和溶氧量。我們發現成熟柚子外果皮會降低死存活率以及增加閉氣時間。,柚花會降低存活率及閉氣時間,以雌蕊對孑孓的影響最顯著,而柚葉對孑孓並無顯著影響。經由實驗後我們建議拿來防治孑孓的濃度為0.45%的成熟外果皮溶液。