全國中小學科展

臺灣

有教無累—擬真教練動作桌球餵球機設計與製作

本研究主要是設計以球拍將球擊出的發球機。裝置分成二部分先由滾輪發球機將球發出,再由擊球機揮拍打球。擊球機以往復式曲柄滑塊帶動球拍打球並安裝3個伺服馬達分別控制揮拍角度、拍面觸球角度及擊球方向模擬真人揮拍撞擊及摩擦桌球控制球速及旋轉。機身及滑塊曲柄等皆自行設計後以雷射切割木板膠合而成。擊球機啟動擊球時機則以微動開關控制,當滾輪發球機發球時滑塊觸動微動開關來啟動擊球機,當滑塊後退時則觸動停止開關完成一次發球;再以另一個伺服馬達週期性觸動滾輪發球機,如此即可持續發球讓練習者練習。另外我們利用Arduino程式控制,讓此裝置可以發出定點上旋球及二點交替變化上旋球。

椬梧鱗片彩衣的探究

椬梧表面有銀白色鱗片,我們想了解鱗片對椬梧有什麼幫助或者是否更能適應環境?我們進行了一系列對鱗片的探討,首先想了解其他有類金屬光澤的植物被光照時,他們之間有什麼不一樣?利用RGB色光照射在葉片出現吸光與反射的現象。因此我們進一步設計鱗片相關實驗,包含了椬梧幼葉與成葉的鱗片否長得一樣、鱗片會不會影響葉片總氣孔數以及鱗片對椬梧生理作用是否有更進一步的幫助?因此加入了酸鹼測試、鱗片是否可以防水或保水、鱗片的結構上是否有助於滯塵或吸塵等實驗設計來查驗椬梧鱗片的功能。在設計實驗下,我們仍然對椬梧鱗片的結構好奇,為什麼有銀白色是否也與鳳蝶奈米結構相似,在雷射筆照射下出現干涉條紋令我們明瞭由於繞射產生銀白色。

離岸生態浮台的追日系統研究

全世界為對抗氣候變遷,努力發展再生能源;臺灣寸土寸金,實在不利於佔用大量土地的太陽能農場開發!我們以phyphox App軟體之GPS及不含重力之加速度,比較出有無定錨下,浮板塊漂移的穩定度外,也設計出依太陽的東昇西落之不同光照仰角,讓程式驅動水平軸及垂直軸伺服馬達轉動的雙軸追日系統,並成功的設計四季東昇西落定點軌道裝置,可比較出有雙軸追日的發電總功率為無追日的夏至達1.4252倍、春秋分1.3619倍、冬至1.2654 倍。 最後,我們引用澎湖魚滬的概念,創新設計縮小版的生態浮台,希望能模擬整合西部離岸的漂浮太陽能發電與農漁業生態或觀光產業,綠能、發展經濟又能兼顧環境教育,豈不美哉!

光「纖」亮麗-探討光纖導光性質及照明應用

本實驗主要探討光纖性質及其生活應用。首先,本組測量所使用的光纖規格,接著改變不同變因,以測量損耗值來推斷光如何在光纖中傳輸。實驗後發現光纖越長,因吸收及微彎損耗,損耗值越大,而光纖彎曲角度越大、半徑越小、次數越多皆會因巨觀彎曲而造成損耗值增加;光纖上彎曲位置則是因全內反射、入射角度等造成越靠近入光處彎曲,損耗值越大;溫度對損耗值沒有太大的影響;波長越大則損耗值越大;而入射角度大於最大可接受角10°後,損耗值隨入射角度增加而增加。本組也將光纖用於製作一些照明裝置。一、用集光裝置來聚集光線,並用光纖將陽光導進室內來達到最小閱讀照明亮度的照明系統,二、只使用纖芯以用來製作安全照明裝置和條狀強光照明。

「失」出有名、「速」手就擒 ---探討飛機失速倒轉之條件

為了做出失速倒轉返回的特技飛機,發現發射力量與角度和機身結構都有所互相關係。依據失速最大高度、失速水平距離、返回水平距離,發射角度0度時,可選擇87型;發射角度10度時,則可選擇86型;而設定其他飛行目的則可以發射角越大,倒轉返回百分距比與失速高度越大作為操作參考。重心調整上,13mm長尾夾(1.20g)夾在機頭最前端最為合適 。 風洞試驗方面,88型達最大仰角時間最短,翼刀與翼尖小翼不同傾斜角度形狀,最大仰角約在30度左右,推測飛機形態是受風產生升力的主要影響因素。失速倒轉返回飛行修正方面,86流線型可以提高發射角度與水平高度進行。而87與88寬廣型以水平高度,延長升力達最大值的時間為原則。

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。

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。

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。

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。

「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。