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「蒸的不用多」－電鍋加水量的探討 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
國中組 |
生活與應用科學科 |
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嘉義市立北興國民中學 |
黃嘉惠;徐宜廷 |
黃子嘉;王滋頎;朱慧瑜 |
電鍋;糊化;電功率 |
以熱電耦偵測電鍋加熱過程溫度的變化時發現，升溫過程，中上層的溫度偏高，但差異不大，當達飽和蒸氣期時，鍋內各層溫度呈100℃恆溫狀態，而水分近乾時，過熱蒸氣開始產生，越上層的，升溫越快，因此，食物置於中上層位置，受熱效果將較佳。
在加水量對饅頭蒸熟的實驗中發現，加水量愈少者，當達糊化溫度後，鍋內飽和蒸氣恆溫期短，以致饅頭內部吸水量低，糊化程度就偏低，若加水達到一定量後，飽和蒸氣期延長，糊化破裂程度將趨一致，此時過多的水，將造成能源的浪費，此點由顯微鏡澱粉顆粒的觀察與澱粉糊化破裂的程度得到證明。
在節能測試中，以3個中型冷凍饅頭為例，加水量110克與200克皆可達相同的蒸熟程度，但此水量的差異，將造成33%耗電量的浪費，因此電鍋蒸煮時若能控制適當的加水量，不只可有效蒸熟食品，也能達到節能省電的目的。 |
nphssf2013-030803.pdf |
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別再晃了吧─吊扇擺動校正研究 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
國中組 |
生活與應用科學科 |
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彰化縣私立精誠高級中學(附設國中) |
郭琬玲 |
張奇恩;蔡育泰;張育騰 |
吊扇;重心偏移;擺動 |
本研究藉由光學理論的應用，希望建立以最低成本的方式，達到快速校正吊扇偏擺狀況。我們利用雷射光直線前進的特性，將吊扇偏擺的振幅顯示放大，並反射顯示於我們設計的同心圓盤上，再利用數位相機拍攝同心圓盤上光點的位置，這樣可以確認吊扇偏心的位置及大小，透過圓盤上光點軌跡的角度大小，可以計算出吊扇的轉速，經過數學的推算後，就可以知道需要搭配的配重重量及位置。 |
nphssf2013-030804.pdf |
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雙磁阻逃生〝升降〞梯 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
國中組 |
生活與應用科學科 |
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苗栗縣立苑裡高級中學(附設國中) |
鄭憲聰;郭家豪 |
張庭瑜;鄭靜筠;王宣方 |
冷次定律;渦電流;磁煞車 |
從磁煞車現象觀察發現，原來磁鐵能吸引的金屬物質並不是全部，且磁鐵對於不能吸引的銅、鋁、銀等金屬，在運動的情況下（磁場產生變化），會產生渦電流。這現象會有熱能及煞車情況發生，因此我們想從比較簡單的煞車磁現象出發，研究有沒有更貼近生活物理的工具或設備去設計一個可行的研究。
本次的研究我們利用自製鋁軌逃生梯，以類似電梯垂直升降的方式，在不需要電源動力的情況下，探討配置不同數目磁鐵的壓克力逃生乘坐箱其末端加速度和終端速度的大小。進而探討配置最佳磁鐵數量下乘載不同的重量所產生的終端速度。並嘗試以阿特伍德機雙磁阻的設計，建立一個適合運用於現實生活裡的逃生梯設備。 |
nphssf2013-030810.pdf |
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未來明日之星-地下路段工程環保「車馳掣電」 （玩具四驅車激磁發電） |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
國中組 |
生活與應用科學科 |
佳作 |
新北市立五股國民中學 |
賴勝彥;殷堂欽 |
苗法源;陳建豪;沈家岑 |
車馳掣電;激磁發電;地下路段 |
一、現況局部地下工程的開發
（一）供水電地下化。
（二）電訊地下化。
（三）商業街地下化。
（四）交通地下化。
（五）污水處理地下化。
二、未來局部地下道路工程的開發與應用
道路地下化發電（環保能源）的探討。
三、此單元活動（玩具四驅車激磁發電）
（一）以構思探討說明未來地下化發電的一些概念架構、原理、應用與一些須考量因素等可行性。
（二）用模型車子、軌道、發電組、地下化的設施來模擬探討，並以動態玩具四驅車模擬激磁發電方式來完成此作品。
（三）透過磁鐵與各項發電組相互激磁實驗的數據來分析比較探討發電量（電壓、電流、功率）之間關係並作結論，可延伸應用於地下路段工程發電實用性的依據。 |
nphssf2013-030805.pdf |
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水深不深有波則明 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
國中組 |
生活與應用科學科 |
第三名 |
花蓮縣立國風國民中學 |
邱齡瑩 |
楊舒晴;李筠茹;劉邦智 |
水波;船速;水深 |
聲納探測深度對部分聽得到超聲波的水底生物而言，是一種非常嚴重的干擾，因此我們嘗試找出一種不會傷害水底生物，又能探測水底深度的方法。觀察船航行時於船後方的兩道水痕，發現其夾角與水深存在著有趣的關聯。我們藉由文獻探討與設計實驗，驗證水痕夾角與深度之關係方程式sinθ=√gh/νb=3.13√h/νb，利用上述方程式撰寫程式，應用於實際水池與湖泊之深度測量，並比較此方法與實際測量的結果。我們的方法優點是僅需由水面波痕之夾角與船速就可有效推算出水底深度，我們方法的限制為待測水底若太深，上述方程式需進一步研究修正。 |
nphssf2013-030806.pdf |
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別讓重金屬在你體內『毒』佔鰲頭--幾丁聚醣在仿體液中的重金屬吸附 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
國中組 |
生活與應用科學科 |
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南投縣立營北國民中學 |
鄭俊楠;莊淑淵 |
陳于晴;詹芷綺 |
幾丁聚醣;林格氏液;體內排毒 |
我們使用幾丁聚醣在仿人體的環境下吸附重金屬離子，比較其吸附效果。發現在吸附時間1小時內速率最快，且吸附最好之硫酸銅溶液濃度為0.125M。
在改質方面，以去乙醯度高(胺基含量大)的幾丁聚醣吸附效果最佳。而且隨著幾丁聚醣克數的增加，對銅離子的吸附量也隨之上升。
至於溫度則是以最接近人體溫度40℃時吸附量較好。
而銅離子在水中的吸附量會較在生理食鹽水和林格氏液中還要好。在不同離子的吸附實驗下，GA0的吸附效果為Cu2+＞Co2+＞Ni2+，因幾丁聚醣內部的胺基與銅離子的螯合效果最強烈。
幾丁聚醣吸附效果隨著pH越酸，吸附效果越好。 分子量越大的幾丁聚醣吸附效果越好。 |
nphssf2013-030807.pdf |
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有機含糖廢水生產生質丁醇之最佳化研究 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
化學科 |
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國立臺中第一高級中學 |
薛朋雨 |
黃建桐;蔡昭瑋 |
生質丁醇;醱酵;有機含糖廢水 |
當今地球的全球暖化現象愈發嚴重，二氧化碳濃度持續上升。為了解決這樣的問題，我們決定研究生質丁醇，以取代石化燃料，減少碳排放量。我們探討的變因有：基質濃度、pH值、溫度三項。藉由改變各項變因的條件，探討不同情況下廢水產生丁醇的效率，並求出生產丁醇的最佳條件。目前已將濃度部分實驗處理完畢，我們發現COD在150 ppm的產率較200 ppm為高，並想辦法改變參數條件為產丁醇菌種之最佳條件，以達到最佳丁醇產量之效率。 |
nphssf2013-040210.pdf |
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遨遊天空-破解木製飛機的密碼 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
國中組 |
生活與應用科學科 |
最佳團隊合作獎 |
嘉義縣立民雄國民中學 |
廖進泉;薛博仁 |
廖健宏;薛宗騰;薛沛瑩 |
手擲機;巴爾沙木 |
多數的手擲機都是以珍珠板或紙張為材料，鮮少以巴爾沙木製作手擲機。因為木製飛機最大的缺點是易摔壞、製作繁瑣。本實驗研究目的是在尋找如何製作簡單且不易摔壞的木製手擲機。為了探討手擲機如何發射可以直線飛行較遠和滯空飛行較久，我們製作可以調整仰角、旋轉角度的「發射台」，用以測試飛機的飛行路徑。為了研究何種機型是最適合的手擲機，我們改變飛機的大小、機型，甚至改變主翼的形狀、上反角的角度、上反角的切割比例、機頭的長度比例等，探討最適合的手擲機結構比例。最後為了研究手擲機在室外有風時，風向、風速、飛行路徑的關係，我們改變手擲飛機與風向的角度，探討最適合手擲飛機與風向的角度。建議可以應用到教學、運動、科學比賽。 |
nphssf2013-030808.pdf |
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省錢！再省錢！螺旋燈管散熱之研究 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
國中組 |
生活與應用科學科 |
第二名 |
桃園縣立楊光國民中(小)學 |
張聰陽;彭淑媛 |
盧偉承;黃姿涵;賴佳慧 |
光衰;螺形導熱片;散熱風扇 |
常溫下正常使用的螺旋省電燈管平均壽命與包裝上的有一段落差，玻璃罩罩住的平均壽命也比常溫下的少很多。研究結果顯示燈管的螺旋內部平均溫度偏高，且與螺旋外0.50公分的溫差頗大；而燈管於溫度長期過高的環境或因螺旋內外溫差過高，燈管承受不住而破裂壞掉，為平衡螺旋內外溫度，使用最佳的2個螺旋節導熱片來調節溫度平衡，在封閉的實驗環境中，可將對流速率增加43%；此導熱片適用於正立的螺旋燈管，而倒立的螺旋燈管則可用小型的散熱風扇，兩者皆可將溫度控制在35℃以下，有效改善過熱及溫差過大的問題。 |
nphssf2013-030822.pdf |
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音樂數學，數學音樂 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
國中組 |
生活與應用科學科 |
第三名 |
彰化縣立陽明國民中學 |
蔡名?;蔡明翰 |
洪宇萱;王昕芸 |
黃金比例;矩陣;新維也納樂派 |
在課堂中，老師提及黃金比例1:0.618，並說明黃金比例無所不在。這引起了我們的好奇，音樂是否也存在黃金比例?
本組計算熱門歌曲的副歌總秒數與第一段落處總秒數的比值是否大多遵守黃金比例。也同時計算古典樂的部分，驚喜發現古典音樂的呈式部、發展部、再現部，而「至再現部的小節數」除以「總小節數」竟然也有黃金比例。接著，我們研究了十二平均律的等比關係與樂器中調音所需之頻率(即音高)關係，在其中，我們注意到「新維也納樂派」的十二音列作曲法竟可以以數學矩陣來表示！經由這些發現，我們試著應用在創作曲上，即使不是音樂家，也可以藉數學矩陣變換，大大豐富我們的樂句！原來 : 音樂是感覺中的數學，數學則是推理中的音樂，兩者密不可分！ |
nphssf2013-030809.pdf |
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逆光飛行-穿越封鎖線 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
數學科 |
最佳創意獎 |
高雄市立三民高級中學 |
蘇啟天 |
巫鴻廷 |
三層波;齊次遞迴關係;k階等差數列 |
逆光飛行意謂著光線的反射，由於光線在穿過透明板時會產生反射或穿越，倘若只有一層透明板時，光線穿過透明板只有一種方式，但如果將透明板的數目增加到三層或四層時，光線就有可能反射0次、2次、4次…或2n次(n?N)後穿越所有的透明板。同樣數目的透明板，假如固定反射次數時，穿越所有的透明板的方法數會有幾種？它們之間的關聯性即為我們想要探討的主題。 |
nphssf2013-040404.pdf |
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綠焰重生---落葉碳質燃料在熱電晶片發電應用研究 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
國中組 |
生活與應用科學科 |
第一名 |
高雄市私立復華高級中學(附設國中) |
邱琬心;吳明勳 |
邵科元;崔家瑋 |
落葉;碳質燃料;熱電晶片 |
本研究收集7種落葉、混合9種及隨機取得3袋落葉，以1、2、4噸加壓成型及300℃、400℃碳化製成碳質燃料，並利用自製燃燒爐-水杯系統探討其燃燒特性。
研究發現，葉脈比率較高者，粉末的大中顆粒比率、碳質/灰分比、水杯吸熱值與升溫速率等皆有隨之升高趨勢；葉質亦明顯影響碳質/灰分比與熱值，順序為：單子葉紙質＞雙子葉薄革質＞雙子葉厚紙質。製程方面，400℃碳化的碳質燃料其碳質/灰分比低於300℃者，但水杯吸熱值與升溫速率則明顯較優；提高成型荷重可使碳質燃料密度、碳質/灰分比、水杯吸熱值呈上升趨勢，升溫速率則呈下降趨勢，而以2噸較佳。經檢量推估，落葉碳質燃料燃燒熱值約4360～5888cal/g，與市售褐煤相近。
落葉碳質燃料的最佳製程為2噸成型荷重與400℃碳化，並利用熱電晶片自製改良三代熱電小屋進行熱溫差發電，充分展現其發電潛能。 |
nphssf2013-030811.pdf |
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我是電動車我不充電 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
國中組 |
生活與應用科學科 |
佳作 |
臺北市私立薇閣高級中學(附設國中) |
張宏銘 |
鍾英宇;陳弘家;王維鴻 |
無線傳電;電磁鐵;電動車 |
本實驗運用法拉第電磁感應原理（Electromagnetic induction），設計無線感應電動模型車。利用電源供應器、訊號產生器、訊號放大器等工具，輸入特定頻率的電壓、電流產生方形波後，可成功使模型車高速前進。
第一代模型車因車體線圈匝數多、車體重、軌道線圈纏繞技術欠佳、圓形軌道不平整，雖成功展示了無線充電技術的實用性，但跟我們玩四驅車時車速相差太多，於是著手改良第二代機，希望再提高傳電效率、減少車體重量及避免能源消耗。
實驗結果發現系統條件改變時，僅在某一狀態出現電感電容共振現象，因此不宜盲目增加線圈數量。本研究建議，將來設計此類感電系統時，不論微型化或大型應用上，均應注意最佳共振效率的表現，以免造成材料或能源浪費。 |
nphssf2013-030812.pdf |
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『蔗』麼『C』力-利用甘蔗渣-碳粉吸附重金屬離子 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
化學科 |
佳作；最佳創意獎 |
國立新竹高級中學 |
林健志 |
范哲綸;曾新凱 |
甘蔗;吸附重金屬離子;碳粉 |
甘蔗渣中含有豐富的木質纖維素，其上的官能基可以吸附重金屬離子，我們在此研究中找到適合甘蔗渣吸附Cu2+的最佳條件。在一次實驗中，我們偶然發現甘蔗渣溶液中的有機物能吸附Cu2+，而碳粉能將有機物吸附，利用這點特性，能大幅提升Cu2+的吸附率。在經過兩道程序的吸附之後，20ppm Cu2+(aq)中Cu2+的吸附率大於99%。 |
nphssf2013-040211.pdf |
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變「型」綠巨人，天空之「塵」終結者--探討樹的滯塵力 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
國中組 |
生活與應用科學科 |
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新北市立義學國民中學 |
陳又君;洪寬亮 |
李睦樂;王冠人;蘇冠中 |
滯塵;形狀;結構 |
本研究以風洞穩定輸入麵粉模擬灰塵來探討樹滯塵力。製作各種模型，可控制其他變因，並分別比較樹型、內部結構及葉形如何影響滯塵。研究發現迎風面積、乘載空間及擾流情形是主因。棕櫚型可擾流，迎風面積大，故滯塵力最佳。依實際植物組合葉片種類、總葉柄及小葉柄著生角度三因子，發現滯塵力都不同，其中總葉柄著生角度影響最大，因總葉柄控制整個葉片。各葉形中，圓形面積最集中，故滯塵力最佳。葉片質地方面，紙質表面粗糙，易卡住灰塵，上有附屬物更佳。本研究比較各類別的滯塵量，換算成相對百分等級，可量化評估各樹的滯塵力，並分析主要滯塵的原因。結果可做行道樹選擇的依據、樹木修剪的參考，減少灰塵入侵。 |
nphssf2013-030813.pdf |
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加油站的陰謀 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
國中組 |
生活與應用科學科 |
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金門縣立烈嶼國民中學 |
許芸梅 |
蔡宛蓉;洪韻蕎;李云容 |
公升計價;金錢計價;四捨五入 |
前些日子，因為金融風波造成國際原油價格上漲，使得人民生活開支增加了！在這樣的環境中，如果大家仍不注意生活中的小細節，就容易被既得利益者獲得了更多的利潤，而加油站就是其中之一！
我們利用加油的兩種計價方式去探討加油站的計價方式是不是合理？如何才能不被加油站凹走錢，反而能從它們身上賺到錢？並希望能找出一個簡單的方式幫助大家快速的做決定！ |
nphssf2013-030814.pdf |
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可變電阻在角度、高度、面積、體積之測量與應用 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
國中組 |
生活與應用科學科 |
佳作 |
臺北市私立衛理女子高級中學(附設國中) |
盧麗鈴;許富忠 |
陳妍儒;蔡品妮;莊?媗 |
量角器;可變電阻;中央對焦 |
首先利用3C常用之手機十字對焦原理，呈現待測物體之定位點，然後再轉動本科展之三維角度量測儀的齒輪模組裝置，將水平、傾斜、垂直三維角度藉由線性可變電阻的線性基本原理精確地量測出來，實驗結果顯示出此件作品，已可應用在生活上之已知與未知角度的量測，並且利用三角函數之關係達成面積、體積的計算。此儀器成功地控制在工程誤差5%以內，已達成生活應用面之最大實用價值，比美市售精密光學量測儀。 |
nphssf2013-030815.pdf |
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迷你農場 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
國中組 |
生活與應用科學科 |
佳作 |
高雄市私立立志高級中學(附設國中) |
宋修賢;陳宗淵 |
李昀修;曾郁翔;林姵瑢 |
太陽能;自動點頭鳥;節能環保 |
家中如果沒有陽台、或是因為陽台方位關係，很有可能沒有陽光的眷顧，再加上如果家中有養殖動植物時，每當全家要外出多日時，那些可愛動植物也會因疏於照顧，等回到家時，植物早已枯萎、魚兒因缺氧及缺乏食物而奄奄一息了。為了一次解決多個問題，本組決定以「無人自動化」、「環保又節能」為基本考量，希望能夠利用取得方便的回收資源材料、可組合拆裝模組及應用物理課程中所學陽光、空氣、水三元素來自動維繫基本動植物生命，並實際導入日常生活中來進行驗證，當題目進入到收集資料轉化成資訊時，我們發現到許多前輩們製作水利循環系統都是只有從上而下，浪費了部份水資源，於是本組在製作過程中，目標不僅是完成一個可長期由上而下小小水利系統，並接續可以同時完成由下而上水利循環系統。 |
nphssf2013-030816.pdf |
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隔牆有耳-噪音防護之隔音，吸音材料之研究與設計 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
國中組 |
生活與應用科學科 |
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臺中市立豐東國民中學 |
賴月琴;翁淑紋 |
吳芯瑀;林妤儒;吳宣宜 |
多孔性輕質環保吸音材;抗壓強度;噪音防護 |
我們研發利用校園取之不盡、用之不竭的「雜草」，實作出「草料混合水泥」或「草料混合陶土」，做出「輕質多孔性的水泥板」或「輕質多孔性的陶土板」，並測試其抗壓、抗強、耐火及隔音的程度。
我們也將傳統粉筆石膏材料、水泥、和陶土混合「草料」，製成輕質的石膏板塊、水泥板塊和陶土板塊，不只做成輕質防噪音污染的模型屋。還以混合草料陶土板，以其燒結後可成多孔性吸音、隔音、輕質、廢材再利用的環保特性，塑造成耳罩的形狀，並加上髮框及細絨布做出可愛的吸音造型耳機，希望能在戴耳機聽音樂時，緩衝或避免耳朵常常吸收到的多餘音能，以免造成長時間所帶來的聽力受損。 |
nphssf2013-030825.pdf |
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「煞」費苦心--渦電流在磁煞車上的應用之探討 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
國中組 |
生活與應用科學科 |
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新竹縣立成功國民中學 |
張君豪;黃伶莉 |
阮羿寧;陳彥洋;黃品函 |
磁煞車;渦電流;冷次定律 |
磁鐵與非磁性金屬轉盤因冷次定律產生阻尼效應而產生煞車效果，常常在物理實驗提到。但如何設計一個渦電流煞車器，又好像不是一件簡單的事。因為牽涉到許多變因，如轉盤材質、厚度、磁鐵與轉盤中心距、磁鐵數量、磁鐵與金屬轉盤距離、磁鐵移動速率等。本研究以”實驗驗證法”的方式，企圖為這些變因找到可依循的準則，進而充分掌握設計要點。為了有效率地分析這些變因，我們自行製作了一套「渦電流煞車分析系統」，可減少許多實驗時間並可記錄即時數據。另外，我們也量測渦電流在煞車系統的熱能分怖情形。在分析這些變因後，提出一份實用的設計指南。在最後，藉由控制磁盤的移動速度及與轉盤的距離，來分析渦電流煞車的各種即時「煞車曲線」。 |
nphssf2013-030817.pdf |
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羽置今拾－應用羽球重心斜面力學整列與拋物線的省力收集器 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
國中組 |
生活與應用科學科 |
第三名 |
臺北市立北投國民中學 |
任建安 |
陳怡云;林威辰;吳君平 |
整列;省力;連桿機構 |
為達到省力且不傷羽毛的大量撿球技術，我們開始進行資料的收集以及實際的測試。針對羽球的特性進行分析後，發現因羽球的重心因素，導致其掉落時，呈現底部朝下的狀態，並且產生偏置的現象，會造成收集上的困難。為克服羽球掉落時位置不固定的問題，因此我們開始思考如何對羽球進行「整列」的動作。本組以實際操作，分別七個動作，清楚說明整列動作、力學原理及拋物線收集。過程中我們運用羽球的重心、簡單的斜板力學原理，以達成省力收集羽球的目標。在模型、成品製作的過程中，我們也學習到手工具的應用，各式材料的使用與加工方式、了解其內涵與體會到製造設計的精神，未來，可大量應用在生活上的收集整列機器上。 |
nphssf2013-030818.pdf |
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塑膠袋，行不行？ |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
國中組 |
生活與應用科學科 |
第三名 |
臺南市立後甲國民中學 |
蔡宜興 |
李沂臻 |
塑膠袋;線蟲;親子代 |
本研究目的在探討不同材質之塑膠袋在不同使用條件下對秀麗?桿線蟲的繁殖與生長的影響，研究方法是探討市售三種塑膠袋（低密度聚乙烯LDPE、高密度聚乙烯HDPE及聚丙烯PP）是否會對線蟲造成影響，針對母代、子代第一代及子代第二代進行實驗。研究結果發現：（1）不同塑膠袋材質會影響線蟲之總存活率及不同時期產卵率；（2）塑膠袋裝取熱水時間的長短差異，也會影響線蟲之總存活率及不同時期產卵率；（3）實驗進行至子代第二代後，發現塑膠袋對線蟲的影響益形顯著。以上實驗結果告訴我們，日常生活中正確的挑選及使用塑膠材質的製品是非常重要的，期待未來能進一步觀察塑膠袋對後續子代的影響，以追蹤塑膠袋將對生物所可能造成的更長遠影響。 |
nphssf2013-030820.pdf |
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輕質看板之結構設計與線型角架合體的行動研究 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
國中組 |
生活與應用科學科 |
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臺中市立豐東國民中學 |
賴月琴;林勝結 |
?力魁;塗振育;呂浩瑋 |
輕質看板;線型支架之結構設計;負荷承載重 |
為了達到輕鬆搬且便宜、易收易放的輕質看板功能，我們研究以冷氣封板塑材、四尺鋁條、1號及2號壓線條等主要材料，成功地製造出防水且輕質的全座型看板。
為了解決輕質看板承載桌面的負荷重問題，我們從容易操作的不同種類紙質的負重能力，開始比較堅固的結構狀態；以鐵絲製作不同的線形排列角架，進行比較負荷承載重物的最佳結構型態及使用較少原物料的設計。
為了解決全座型的輕質看板「迎風偏移及傾倒」的問題，我們以縮小輕質看板與線型角架合體的不同排列方式，企圖找出較佳的迎風強度結構。
為了取代舊型書桌承載看板桌面負荷重的問題，我們最後以塑膠水管製作可伸縮且定位高度的線型角架設計，以達到改進校內科展看板存放空間、佈置及校外科展看板搬運佈置的省力、省時、省錢的終極目的。 |
nphssf2013-030821.pdf |
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通關不「卡卡」—可讀取多重RFID感應卡之皮夾裝置 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
國中組 |
生活與應用科學科 |
佳作 |
臺東縣立新生國民中學 |
楊茂雄;郭乃萍 |
粘哲睿;李牧迪;粘哲瑋 |
無線射頻識別（RFID）;電子標籤;電磁波屏蔽 |
RFID 是「Radio Frequency Identification」的縮寫，中文稱為「無線射頻識別系統」。RFID目前廣泛的運用在交通運輸、門禁管制、物流管理及商業儲值上，甚至未來的學生證都會使用RFID。隨著RFID的運用越來越多，皮夾內將會同時有好幾張RFID卡，使得刷卡時必須將卡片拿出單獨刷卡，非常的不方便。本實驗目的即為發展出可讀取多重RFID感應卡之皮夾，對多種常見材料的RFID屏蔽效果及讀取影響作一系統化的探討。實驗結果顯示，屏蔽金屬會大幅降低RFID的讀取距離，且讀取距離與間隔厚度成正比。在可屏蔽材料中銀箔具有最佳之讀取距離，而搭配軟性電波吸收材(FAM)的測試中，銀箔紙具有最佳的讀取距離。本實驗最後成功的利用不同的材料組合，設計出只需刷皮夾的不同面，就可以只讀到特定的卡片。 |
nphssf2013-030824.pdf |
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Wii遙控器的異想天開 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
國中組 |
生活與應用科學科 |
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新竹市立三民國民中學 |
邱重善 |
徐瑞亨;莊子儀;黃彥澄 |
Wii遙控器;紅外線;運動實驗 |
感謝Brian Peek所提供的WiimoteLib.dll程式庫與範例程式[5]，我們將程式改寫，用來進行以Wii遙控器輔助的物體運動實驗，經由實際的測試，程式可以即時地顯示出運動物體的軌跡、位移-時間圖及速度-時間圖，相較於一般的實驗儀器，在便利性與準確度方面有很大的改善。 |
nphssf2013-030826.pdf |
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「纖」入為「紙」-多種纖維質廢棄物之造紙效能與品質研究 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
國中組 |
生活與應用科學科 |
最佳鄉土教材獎 |
臺中市立長億高級中學(附設國中) |
蘇毓智;吳沛穎 |
黃湣峰;許育維;邱亭瑜 |
纖維素;纖維紙漿化;糊化 |
本研究以多種纖維質廢棄物作為造紙原料，造出媲美市售的紙張。我們發現：玉米皮適合造紙且品質穩定；木屑、玉米梗造紙張力低且易碎；低濃度鹼液解纖的甘蔗渣膠質多，紙張透明易皺縮，但高濃度鹼液解纖，紙張平整白皙；柚子皮膠質太多，不易造紙；雜草可造紙但纖維明顯；竹筷纖維粗硬，紙張厚且張力低；稻草造紙品質佳且原料充足，是造紙界新星。改變變因上，果汁機打1分鐘可使張力提升；添加膠水或澱粉液能提升張力及降低吸水量；200目絹框抄紙張力較好；加熱浸泡50%雙氧水可漂白。校園落葉單子葉比雙子葉植物適合造紙。複合材料造紙時，添加少量甘蔗渣或柚子皮纖維可提升張力，少量竹筷纖維能使紙張硬挺。最後本研究推薦數種造紙方法供大眾參考。 |
nphssf2013-030827.pdf |
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戰勝食神的「健康貢丸」-以低鹽控制蛋白質乳化效果之無磷酸鹽貢丸 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
國中組 |
生活與應用科學科 |
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臺中市私立曉明女子高級中學(附設國中) |
謝麗惠 |
李昀軒;陳柔安 |
乳化效果;磷酸鹽;食鹽 |
市售貢丸幾乎都免不了食品添加物（結著劑、抗氧化劑、防腐劑等）的陰影；另一方面，網路上充斥的貢丸食譜，表面上好像避開了上述食品添加物，卻又加入了不知名的「食材」（例如標榜不含磷酸鹽類，卻加了含有磷酸鹽的泡打粉），但真有必要加入這些可能對健康產生負面影響的添加物嗎？因此，本研究以貢丸為研究材料，首先以自製儀器，探究貢丸的彈性口感該如何以科學方法予以客觀衡量，再依文獻中得知的低鹽低脂建議標準，探究如何以低鹽的製造配方與程序，控制豬肉蛋白質乳化作用，期望做出更勝電影食神中的手藝（即市售貢丸）之彈Q口感的健康貢丸。根據實驗結果顯示，以食鹽比例為1.33%的自製健康貢丸（不含磷酸鹽類等任何添加物），其彈性不僅優於著名市售貢丸，且能確保食品安全無虞。 |
nphssf2013-030828.pdf |
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聲波激擾對噴流擴散特性與燃燒性能之影響 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
物理科 |
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新北市立永平高級中學 |
盧培凱;沈文俊 |
林界誼;呂翔碩 |
噴流;燃燒火焰;聲波激擾 |
本研究以實驗方法觀察受聲波激擾的噴流之等溫流場特徵及燃燒火焰行為，探討聲波激擾對噴流的混合特性及燃燒性能之影響。使用熱線風速儀量測聲波激擾引致噴流出口速度振盪的特性；應用流場可視化技術，觀察噴流的流場特徵；藉著量測噴流之側向擴展寬度，比較噴流受聲波激擾之前與之後的混合與擴散特性。最後，丙烷作為噴流的流體，點燃噴流形成燃燒火焰。觀察燃燒火焰的顏色與外觀尺寸變化，探討聲波激擾對燃燒噴流的燃燒性能之改善。
結果發現聲波激擾噴流時，藉著「回吸預混」、「渦漩形成、演化、捲入、破碎」與「紊流增強」效應等物理機制，有效提升噴流與週遭空氣的混合與擴散特性，因此，在實際燃燒噴流的工業應用，可以明顯的提升燃燒效率。 |
nphssf2013-040101.pdf |
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自動發電發光二極體的光電性質探討 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
物理科 |
第一名；最佳創意獎 |
臺北市立第一女子高級中學 |
陳正源;黃光照 |
郭笛萱;吳奕萱 |
LED(Light-emitting diode);太陽能電池;光電轉換效率 |
本文藉由研究LED的光學性質：發光光譜、吸收光譜、吸收光的電流電壓曲線；並測量由LED吸收可見光時的內部等效電阻，藉以評估LED作為太陽能電池的實用性。研究結果顯示LED在太陽能電池等效電路模型中的相關參數(填充因子，串聯電阻，分路電阻)，均能有效地將光能轉換成電能。接著利用下列方法：?加裝Fresnel透鏡聚光、?設計LED陣列的電路、?設計電能輸出入的轉換電路等方法，製作出利用LED在白天將光能轉成電能，在晚上將電能轉換成光能，而不需要另外輸入電能的self-powered LED lamp。 |
nphssf2013-040109.pdf |
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跳躍的蛋蛋--液體置入彈力球對彈跳關係之探討 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
物理科 |
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高雄市立高雄高級中學 |
盧政良;許程迪 |
張程堯;邱能群;黃揚哲 |
彈跳;能量;液體噴濺 |
我們藉由高速射影機觀察水在彈力球內受撞擊的運動情況，探討不同的情況下對彈跳高度比的影響。在不同落下高度方面，我們發現彈跳高度比不受初始落下高度影響。而在不同體積填充比方面，我們發現第二次彈跳高度比，與體積填充比成二次函數的關係，且極值發生在體積填充比為50%時。我們進一步從能量的觀點探討實驗結果，發現第一次彈跳後的能量損失正比於總質量承上初始落下高度，第二次彈跳所產生的能量損失，視為液體量與剩餘空間的競爭。比較往後的彈跳與液體體積填充比的關係，並再次從能量觀點探討之。我們發現，可以就由研究二、三的遞迴關係式推導出往後彈跳能量損失的關係。我們再次從能量觀點，解釋水運動情形如何與研究所得的關係式呼應。 |
nphssf2013-040102.pdf |
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著了蓮葉又折影 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
物理科 |
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新北市立安康高級中學 |
仲崇道;朱晉杰 |
余若萱;鍾芸;陳彥霖 |
表面張力;水透鏡;蓮葉 |
由校園水池中的蓮葉所產生的不尋常影子所啟發，促成了這次的研究與探討，我們試著以壓克力板模擬為池塘，再經過各種調整，來測量其在各種情況下會產生的變化。
經過了仔細的觀察與研究，我們發現了那或許是由於蓮葉在水面上並不是完全的平面，而是有著些微的弧度，水因吸附力而被蓮葉的底面拉起，形成類似於凸透鏡的表面。而凸透鏡匯聚光的特性，會使原本該是影子的地方被照亮，而形成如花瓣一般的形狀。
於是我們實際摘了一片蓮葉，一次次的調整並拍照後，再輔以電腦軟體進行測量，反覆測出了300個數據，算出其平均數後做為最後判斷的依據。根據實驗數據畫出圖表，我們發現葉影變亮寬度與水深扣掉焦距的長度成正比，這就驗證了我們的理論。並且，利用電腦計算我們設計出水透鏡的操作參數。 |
nphssf2013-040103.pdf |
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蒙地卡羅法模擬光跡與病變診斷驗證 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
物理科 |
第三名 |
國立臺灣師範大學附屬高級中學 |
李柏翰 |
高瑞璠 |
蒙地卡羅光跡模擬法;吸收係數;散射係數 |
此報告是利用蒙地卡羅法模擬光子在組織內的行徑軌跡，並且依照生物組織成分的光學特性，了解頻譜變化。以皮膚組織為例，可分為表皮與基質，依照其成分巨觀量測到的光學參數(如：折射率、吸收、散射及非均向係數)，調整光子微觀的位置、方向和能量，藉此累加統計光子的反射、吸收及穿透狀況，解釋組織光學所觀察到光子走越深穿越遠的現象，與對應生理的巨觀的反射光譜變化。模擬數據中可看出波長越長對於病變組織反射率的變化越為敏感，可對應其提供的結果；並且我們延伸探討在紅外光的結果，此範圍的光微生物窗，其穿透深度較深，可以增加應用範圍。 |
nphssf2013-040106.pdf |
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微妙的震動 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
物理科 |
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國立臺南第一高級中學 |
陳文賢 |
陳彥志;鄭順祥;楊惟喨 |
布朗運動;亞佛加厥常數;粒子速度 |
布朗運動，在人最常接觸的空氣與水中都會發生，卻很少人注意到，偶然的機會下我們開始探討其現象。對於亞佛加厥數好奇嗎?在物理與化學中，這是個非常重要的常數，卻不知道它如何而來。為了證明其正確性，我們找到了愛因斯坦推導出的公式並藉由布朗運動，以創新的方法、便宜的儀器，觀察與測量並導入公式內，求出其值到1023的科學尺度。現階段，測量濃度極小的溶液是相當不容易的，需要昂貴儀器、特定的限制。實驗觀察的同時，我們發現有趣的現象：不同的濃度下，微小粒子在溶液中運動方式竟然不同！於是對此現象加以探討，經由多次測量與計算，我們僅藉著實驗室中簡單的儀器：攝影機、電腦、顯微鏡，便能推測離子溶液的濃度。 |
nphssf2013-040107.pdf |
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讓變頻現形吧！─四極馬達實驗看變頻意義 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
物理科 |
佳作 |
桃園縣私立新興高級中學 |
劉亞浚;郭達敬 |
蕭閔駿;黃宣輔;吳承樺 |
變頻;互感;電磁力 |
本實驗主要探討變頻的意義，利用廢棄風扇設計轉子和線圈互感實驗中發現轉子上渦電流存在的事實。台灣交流電的頻率為60Hz，故四極馬達極速為30rps在實驗中觀察到，本實驗觀察到轉速越大則線圈和轉子上渦電流互感值越大並導致線圈電流變小，進而降低線圈電流熱效應佔輸入電能比例。
在分析轉子處消耗能量實驗中發現如果轉速越接近極速則磁力在轉子切線方向分力做功比例會減少，且大部分輸入電能轉變成渦電流熱能，線圈與轉子間的平均磁力和轉子切平面的方向夾角(θ值)會決定線圈熱效應及渦電流熱效應佔輸入電能比例，實驗中發現最佳轉速(最佳θ值)下運轉馬達會達到最佳能源效益比，實驗結果顯示本次實驗採用馬達在轉速約25(rps)時能源效益比最佳。 |
nphssf2013-040108.pdf |
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水中溶氧度的探討 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
物理科 |
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國立苑裡高級中學 |
李宗儒 |
莊栩然;吳祐全;邱韻庭 |
白努?定?;?體?學 |
我們?用影響水中溶氧?的主要原因有：溫?、壓?及液體的??。因而自製一台增加壓?
、減少水??的『高溶氧機』。
高溶氧機的製造方式，是?用抽水馬達在抽水的過程中，我們在馬達前方的水管上加裝?一支
氣體??計，?用氣體??計的進氣口吸入少?氣體經壓?瓶的加壓及減壓閥的釋壓使氣體擴散之
後，即可得直徑小於0.5 mm之細微氣泡，其氣泡相當細膩的在水中均勻擴散後使得水變成牛奶般
的雪白。而加裝氣體??計的用意除此之外，還可調整進入的氣體?，以達到最高的溶氧效果。
此高溶氧機由於摒棄傳統以空壓機打入空氣之方法，?但減少設備的佔地面積，在管?及維護
上也相當的方?，且其所產生出?的微小氣泡?能均勻的分布在水中，也就因為它的氣泡非常的微
小且均勻，因此使得它在水中的停滯時間長達十多分鐘以上。
總而言之，高溶氧機的優點有：
一、?電??錢：傳統打水?三分地需就用到四台打水?，而高溶氧機只要一台就搞定它。
二、水中溶氧大大提高：養殖池溶氧?增加一倍，與打水?相較溶氧?增加約 100%~200%。
三、節?能源：超級微小氣泡，在池底多停? 20min，可增長溶氧時間，節?大?電費。
四、安全可靠：以水的?速吸入空氣，所以壓??會超過最大出水壓?，沒有爆?的危險。
五、增加漁獲?：適合魚蝦養殖的底棲息性，避免害菌滋生、活化水資源、減少魚蝦得病?
、大大?低魚蝦之死亡?，因而提高漁民的漁獲?。 |
nphssf2013-040110.pdf |
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以模型實驗模擬血管繞道手術後之流場變化 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
物理科 |
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國立屏東高級中學 |
吳家禎 |
王昱力;葉昱陽;陳明展 |
繞道手術;血液動力學;血管壁剪應力變化 |
近年來，心血管疾病一直高居台灣十大死因的前三位。當病患的動脈有顯著的狹窄，繞道移植手術是一種解決方式。一般而言，醫生做完繞道手術後，並不處理原已嚴重狹窄的血管。但手術時若將原狹窄的血管綁住，會不會更佳？
實驗是利用透明軟管建立模型，並以質點軌跡流場觀察法追蹤管內的情況。我們以水代替血液，橡皮筋顆粒作為追蹤質點，經攝影機紀錄質點流動的情形後，利用Tracker 影像追蹤軟體換算成粒子流速，再以Tecplot軟體計算管內的剪應力分佈。
實驗結果顯示，繞道手術後若將原嚴重狹窄的血管綁住，使之完全阻塞，則繞道血管的血液流量、流速將明顯增加，而繞道管內的剪應力也相對較高，因此應可減低繞道血管阻塞的再發生率。 |
nphssf2013-040111.pdf |
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彈跳蟲的運動分析 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
物理科 |
第三名 |
國立彰化高級中學 |
賴維銘;賴文哲 |
賴奕丰;吳政諺 |
彈跳蟲;跳躍運動;側彎形變 |
彈跳蟲看似簡單的跳躍方式其實隱含了非常複雜的機制，本研究利用彈簧來模擬其跳躍運動，並藉由調整彈簧端點間距與離地時間差來進行分析，換言之，本研究希望以客觀的科學角度，探討存在於彈跳蟲跳躍運動的奧秘。由研究結果得知，在釋放一端後經四分之一周期後再釋放另一端可跳最遠。 |
nphssf2013-040112.pdf |
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『??』欲動--小仰?運動模式之探討 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
生物(生命科學)科 |
佳作 |
國立武陵高級中學 |
陳姿吟 |
古秉正;劉正文;戴辰芳 |
小仰?;泳足;運動 |
小仰?(Anisops)是一種特別的水棲昆蟲，以擺動後足之方式前行。我們針對他的外觀細微構造進行觀察，並分析其擺動流程。從中，我們確定了後足腿節擺幅與其運動方向、運動路徑長之關係；後足脛節與跗節對於調整接觸面，以及平衡與穩定之功能；還有蟲身降低摩擦力之策略。並期盼能將結果推廣至更多水棲昆蟲運動方式的解釋及其模型之建構上。 |
nphssf2013-040710.pdf |
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探究棒球棒的甜蜜點 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
物理科 |
第三名 |
國立虎尾高級中學 |
蘇裕年 |
魏紫芸;楊甯安;郭愉瑄 |
甜蜜點;節點;恢復係數 |
根據台北市體育學院運動器材科技研究所劉強教授指出甜蜜點(範圍)包含三個定義的區域：(圖A 改繪自聯合報)【1】
一、碰撞中心：擊球時握把無撞擊感的位置。(物理學理上甜蜜點的定義點又稱『振盪中心』【2】(the center of oscillation))
二、強力中心：擊球後產生最高速球的位置。(恢復係數最大)
三、節點：擊球後握把無振動感的位置。
我們利用PASCO音頻接收器，測量到標準的比賽用球棒，受撞擊時會產生三個較明顯的振盪頻率(如圖A-右)。好的手工球棒會將這三個震波頻率的節點，安排在甜蜜區附近，使打擊者敲中該處時，球棒振動最小，握棒處受力最小，球與棒間的恢復係數最大，擊出的棒球可以飛得最遠。這個點(區域)就稱之為甜蜜點(The sweet spot)。 |
nphssf2013-040113.pdf |
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孟氏定理與西瓦定理在多邊形中的推廣 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
數學科 |
第二名 |
國立鹿港高級中學 |
鄭仕豐 |
許喬婷 |
孟氏定理;西瓦定理;n點共線 |
本文主要在探討幾何中的兩個重要結果—三角形中的『孟氏定理』與『西瓦定理』推廣到平面上任意的『凸 邊形』與『凹 邊形』的相對應結果，甚至於我可以將『凸凹 邊形』換成『 條直線』，我發現亦可以得到類似的結果。在完成平面上的圖形推廣之後，我也試著思考其在立體空間中是否也有類似的推論，很幸運地也發現有類似平面多邊形的結果，目前已完成空間中任意『 個頂點多面體』的『孟氏共面定理』，此外，我也證明了空間中任意四面體的『西瓦共點定理』，同時以實例驗證空間中的『西瓦共點定理』在四角錐中的形式。 |
nphssf2013-040415.pdf |
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上帝劃下的曲線-以流場分析新月丘理論 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
物理科 |
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臺南市私立慈濟高級中學 |
劉昌閔;鄭聖璋 |
鄭迺蓁;高嘉臨;歐映廷 |
沙丘;風洞;可視流場 |
本研究用自製簡易風洞製造穩定氣流，探討不同風速下沙丘速度及成因，研究得知沙子種類及性質皆會影響沙丘的形成，但特定風向皆能形成新月丘，所以利用保麗龍球來取代沙子，用顯著之運動探討在不同條件下沙丘成因。
實驗中設計單峰型態(不同高度) 在不同風速的比較，並探討雙峰間風速不同所對應關係。發現單峰實驗風速與移動速度為正成長，而單峰起始高度則與移動速度為負成長；雙峰沙丘因前峰所受風力較強，因此速度也越快，結果就能與後峰互相結合。本次實驗証實移動速度受幾個因素影響:1.風力，2.地形。望能建立特定氣流沙塵移動方程，並完善參數，若配合大氣模組參數建立風沙預測系統，可減緩沙漠化，並建立沙塵暴預警措施。 |
nphssf2013-040114.pdf |
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是誰掐斷了水柱 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
物理科 |
佳作 |
國立屏北高級中學 |
溫中承;余威毅 |
譚詠心;洪紜家;吳昇峰 |
截斷水柱長;布魯托－雷利不穩定性(Plateau-Rayleigh instability);雷利振幅 |
我們使用攝影機拍攝水柱自由下落的過程，以漸進播放的模式測定水柱的斷點位置，從而測量自由下落的水柱所維持的長度。我們改變不同的水面高與口徑寬，測量其與水柱截斷長度的關係，再運用白努力方程式並參考布魯托─雷利不穩定性(Plateau-Rayleigh instability)的相關資料，提出可經實驗檢驗的模型，進而研究下落水柱所表現的擾動行為。我們發現在測量時間內，雷利擾動振幅隨時間呈線性增長，增長率為17.87 mm/s。 |
nphssf2013-040115.pdf |
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Heart‧Secret~探討讀心術的密碼 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
國小組 |
數學科 |
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苗栗縣苗栗市建功國民小學 |
龍麟如;陳米華 |
葉禹潼;徐崇聖;羅安純;李馨瑜 |
讀心術;倍數;簡化計算 |
本研究起自於玩「吉普賽人讀心術」電腦遊戲所引發的問題，配合數學「整數的簡化計算」、「因數和倍數」、「怎樣列式」單元，來探討讀心術的設計原理，並嘗試設計自己的讀心術。結果顯示：一、「吉普賽人讀心術」是以 9 的倍數來設計。二、不同的讀心術設計原理不同，但都和整數的簡化計算有關，也和倍數有關。三、設計自己的讀心術遊戲時，需考慮玩家的計算步驟不能太複雜，設計者必須有快速的步驟猜中數字。 |
nphssf2013-080409.pdf |
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實驗探討離子在磁場中的受力 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
物理科 |
第二名 |
國立嘉義高級中學 |
李文堂;林芳妃 |
蕭竣仁;孫培文 |
漩渦偶極子;勞侖茲力;動量通量 |
在一個壓克力製的長方形盒中放入兩層濃度不同的食鹽水，將一隻尖端磨平的針頭水平置放在盒中，針頭出水口恰沒入上層濃度較小的食鹽水中，針頭以橡皮管和滴定管相連，滴定管灌滿染料水溶液，打開活栓瞬間，染料在食鹽水中形成漩渦偶極子，由漩渦偶極子移動距離隨時間的變化，可求得染料作用於食鹽水的慣性力。
等位線與電場實驗的電場形成盤放入兩層濃度不同的食鹽水，用兩片平行金屬板做電極，在食鹽水面上放一磁鐵，磁鐵下方滴入數滴染料，食鹽水中的離子受電力、勞侖茲力及黏滯力作用亦形成漩渦偶極子，由漩渦偶極子移動的距離隨時間的變化可求得勞侖茲力。 |
nphssf2013-040116.pdf |
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紙捲壓縮形成摺痕之探討 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
物理科 |
最佳團隊合作獎 |
國立臺中第一高級中學 |
凌美璦 |
蘇堯;賴岳群 |
皺褶力學;摺痕 |
我們已知如果將一張紙捲成捲筒狀將能承受來自紙捲兩端極大的力，有趣的是當兩端的力超過紙捲所能承受的最大限度後，它會沿著紙捲方向壓縮並在其上形成規律的菱形摺痕，使紙捲形成一種在縱向有彈性、橫向不易變形的結構，於是我們利用重物從高處落下撞擊紙捲來進行測試，發現所產生的菱形摺痕與紙捲的周長、厚度等等的相關性。 |
nphssf2013-040117.pdf |
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自製氣體吸附儀 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
化學科 |
最佳團隊合作獎 |
新北市立樹林高級中學 |
陳佩琪 |
施志逸;林佳宏 |
活性碳;吸附劑 |
我們利用化學課本上製氧的方法，設計製造及收集氧氣的儀器，再依照活性碳在水中吸附氣體的方式，測試其吸附氧氣的能力，結果以茶渣、橘子皮、磁磚及咖啡渣為最佳吸附劑，因此以這四種製造氣體吸收劑。
我們由實驗測試有孔洞的廢棄物可以吸附氣體。我們實驗結果顯示，應用自製的廢氣吸收劑，配合嚴密的攔阻設計，可有效降低空氣中的廢氣，進一步減緩地球暖化及空氣污染。 |
nphssf2013-040201.pdf |
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銀吭高歌 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
化學科 |
第三名 |
國立宜蘭高級中學 |
陳建欣;游春祥 |
林祐靖;林徹;林靖棠 |
銀鏡反應;回收再利用 |
本研究探討如何以銅銀電池反應後之硝酸銀廢液進行回收再利用，而在實驗中我們發現對於高中而言，進行銀鏡反應是最可以妥善利用廢液的方法，所以我們設計四種方法：直接過濾法、加入銅片法、NaCl沉澱法和NaOH沉澱法將廢液做再處理，實驗結果發現：以NaOH沉澱法之效果最佳，結果所形成之銀鏡與純的硝酸銀溶液來進行銀鏡反應相比，效果相去不遠。另外也利用NaOH沉澱法討論硝酸銀廢液之回收率。 |
nphssf2013-040202.pdf |
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「聚」「金」「費」神 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
化學科 |
第二名 |
高雄市立高雄女子高級中學 |
王俊豪;陳佳琪 |
徐凡涵;黃鈺珈 |
吸水複合材料;費頓反應;自製循環系統 |
目前工業中使用之費頓法分解物質後，通常會留下大量鐵汙泥需待處理汙染，為了避免這個情形發生，故我們搜索一些能夠吸附鐵離子材質，如PAA、PVA、γ-PGA等三種市面上常見的金屬吸附劑，期望藉由吸附材質與金屬離子之螫合反應，能達到重複利用，解決鐵汙泥之問題。本實驗首先將這三種藥品初步試驗，發現PAA及γ-PGA吸附鐵離子後對於亞甲藍的褪色效果良好。我們便逐步篩選出反應速率最佳之條件。結果顯示：現針對單一吸附材料而言，PAA在濃度10-1M的Fe2+與10-3M HCl中能有最高的效率；而對r-PGA而言，在濃度10-2M的Fe3+與10-3M HCl中能有最高的效率。相較於使用單一種吸附材料，我們發現PAA對Fe2+及r-PGA對Fe3+有相當好的吸附能力，而且費頓反應在進行時，也會進行Fe2+及Fe3+離子的轉換。因此，我們透過兩者依不同比例混合後，發現能更有效的吸附兩種金屬離子，使其反應會更加迅速，其中以PAA：γ-PGA=7：3的比例效果最佳。 |
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乙烯水果熟不熟 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
化學科 |
最佳鄉土教材獎 |
新北市立海山高級中學 |
邱圓庭;梁業隆 |
王柏傑;劉冠伯;吳軒安 |
乙烯;過錳酸鉀;過氧化氫 |
我們從化學課本及參考資料了解到製備乙烯的方法，再從已知的方法中設計並改良出較佳收集乙烯的方式。製出的乙烯先用點火燃燒證明氣體的可燃性，再用溴水褪色證明的確是乙烯。最後利用強氧化劑(過氧化氫，過錳酸鉀)，與乙烯做非勻相反應，可以觀察到高濃度的乙烯和強氧化劑間的反應有明顯的變化，利用此變化的觀察及數據的收集，作為此次研究的指標，來印證乙烯和水果熟成的相關性，進而希望藉此指標(簡單又方便的檢驗方式)作為水果保存的依據，並希望日後能找出簡單又有效的方式提高水果的保存期限。
我們選用常見又易於觀察的水果－香蕉，並將上述的兩種強氧化劑(過氧化氫、過錳酸鉀)，分別放在密閉容器中，在室溫下，希望氧化劑能反應掉香蕉所釋放的乙烯氧體，或降低乙烯濃度，以期達到減緩香蕉外表熟成(香蕉外表變黑)的目的；沒想到過氧化氫超出我們意料(並沒有如預期減緩香蕉熟成)反而是整個外表熟成加速(香蕉外表變黑速度更快)，而兩組實驗組(香蕉釋放的乙烯分別在過氧化氫和過錳酸鉀的反應下)與對照組的外表熟成和香蕉內部甜度關係也有些連帶變化，雖超出我們預期，卻又有令人意想不到的結果，因為過錳酸鉀在開始實驗一天後香蕉內部甜度就有明顯增加，而後甜度增加率卻逐日下降！
我們再將相同環境下，皆放入氧化劑(分成有香蕉及無香蕉兩組)經香蕉外表熟成後，再分別對剩下的氧化劑做滴定，先排除氧化劑在空氣中自然反應的變因後，發現有香蕉的實驗組與沒有香蕉的對照組的確有些差距，也間接證明了氧化劑的確是有與水果所釋放的乙烯反應。 |
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微生物燃料電池的研究 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
化學科 |
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臺北市立大直高級中學 |
陳煌仁 |
邱偉誠;翁瑋辰;柯驊原 |
大腸桿菌;葡萄糖;燃料電池 |
本實驗首先取乳酸菌、酵母菌、AB優酪乳、生態池水當作菌種，使用葡萄糖、蔗糖、果糖當做營養液，觀測其放電電壓。發現無論哪一種菌或營養液，都可以發電，但是以葡萄糖當營養液的發電電壓最大。以自己培養的大腸桿菌來發電，發現最大電壓可以達到0.9伏特，循環營養夜持續發電22小時，電壓仍可維持在0.7伏特以上。
改變燃料電池的造型，圓柱筒型電池，可以得知陽極碳織布的電極面積並非越大越好，且陰極的電極位置越靠近下層碳粉，放電電壓沒有改變，但是放電電流會加大。淺盆型的電池，電壓較小，也較不穩定。利用三個淺盆型的電池串聯，可以使LED燈泡發光4~5個小時以上。若利用大腸桿菌分解剩飯，也可以測到0.5伏特左右的電壓。 |
nphssf2013-040205.pdf |
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不同濃度層離子躍遷行為之研究 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
化學科 |
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新竹市立建功高級中學 |
羅湘鈞;王建民 |
黃彥鈞;張哲;徐紫芸 |
離子遷移速度;電雙層;離子獨立運動 |
將不同濃度的氯化鈉溶液分別放在上下層，因濃度差發生擴散現象。正、負離子帶著相反的電荷，以不同的離子遷移速度進行同方向擴散，會形成正負離子電荷分布不均現象，引起各溶液界面薄層中出現電雙層，產生類似電化學氯化鈉電容。正負離子在溶液中遷移速度是不同的，Na+和 Cl-離子兩者電量相等，但是Na+離子半徑較小，在水溶液中Na+電荷密度大，離子水合半徑大，在水中移動的阻力愈大，所以Na+離子遷移速率比Cl-離子小。設計特殊八通道電極，在不同濃度氯化鈉水溶液擴散層，沿垂直方位擺置八個電極，連續偵測離子擴散電荷產生的電位差，由垂直方位電位值的變化趨勢，探討Na+和 Cl-離子擴散的運動模式，由實驗數據可觀測到微觀離子相對運動情形。 |
nphssf2013-040206.pdf |
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絲絲入扣─可發光高分子奈米纖維之探討 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
化學科 |
第一名 |
臺北市立第一女子高級中學 |
許名智 |
朱韻?;張湘婷 |
高分子材料;奈米科技;光譜 |
過量紫外線易引發皮膚病變。因此我們希望能找出較簡單的方法，使我們的材料不僅能吸收紫外光，更能轉換成可見光。我們以可發光高分子奈米纖維為素材並嘗試兩種方法。
第一種方法為利用可發光之PFO/PFBT高分子混合PMMA製造發光纖維。並藉由添加特殊基團(BT)修飾高分子，使纖維可因能量轉移由放出藍光改為黃光。第二種方法為用聚乳酸混合聚集誘導發光特性(AIE)分子，並比較各配方。最後以HPS(AIE分子)與PLA 120 mg/mL溶於二氯甲烷:二甲基甲醯胺(7:3)製出的纖維最佳，且其能達到預期之光能轉換效果。
總之，我們結合高分子聚合物、奈米科技與發光材料，製造可吸收紫外線之發光奈米纖維。未來可運用於面膜、有機分子檢測與抗紫外線衣物等方面，拓展可發光高分子奈米纖維的可能。 |
nphssf2013-040207.pdf |
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礦物自發性長晶現象與BHR機制之探討 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
化學科 |
佳作 |
國立臺中第一高級中學 |
王文杰 |
廖彥閎 |
自發性生長晶體;BHR機制;晶體結構 |
“Spontaneous Growth of One-Dimensional Nanostructures from Films in Ambient Atmosphere at Room Temperature: ZnO and TiO2”（ Shou-Yi Chang等人）在2011年發表的文獻中，提出一種新的生長奈米結構的方法－BHR（bond breaking－hydrolysis－reconstruction）機制，結合了應力和水氣可讓金屬氧化物自發性成長並長出一維奈米結構的氧化物。
石膏晶體在自然界中生成的條件與水有關係，藉由進行硫酸鈣水化實驗驗證此現象，以濕度和放置時間作為控制變因，觀察到生成晶體的長度與溼度、放置時間有關，濕度越高、放置時間越長，所得的晶體尺寸越大且晶體形狀越明顯。
透過BHR作用在花崗岩表面，發現表面生成的晶體尺寸與溼度、放置時間有關，濕度越高、放置時間越長，所生成的晶體尺寸越大，認為自然界中的矽酸鹽礦物有可能透過BHR作用進行生長，印證地球科學對紫水晶形成的理論不一定正確。 |
nphssf2013-040208.pdf |
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染色密碼—紅棕殺手NO2的偵測 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
化學科 |
第三名 |
國立北港高級中學 |
陳建志 |
陳怡穎;吳郁芬;楊家乘 |
Griess reagent;NO2;偵測 |
二氧化氮對人體是有害的氣體(參考資料1)，特別是對呼吸系統有危害。而NO2濃度為9.4mg/m3（5 ppm）的空氣中暴露10分鐘，即可造成呼吸系統失調。
所以我們找到有效的NO2的偵測劑與吸附劑：Griess reagent，當其吸附NO2後會產生深淺不一的玫瑰紅顏色，並且Griess reagent在空氣中、高溫中都很穩定，只有在光照時會慢慢失效。根據比色法我們也發現Griess reagent其吸收率亦會隨NO2之濃度升高而有逐漸上升的跡象，並且我們也根據比色法測量出汽、機在發動瞬間與發動一段時間後，廢氣中NO2含量有明顯的差異，我們推測可能與觸媒轉換器的轉化溫度有關。
我們也將Griess reagent加入洋菜粉中製作成果凍，並將其定形成為Griess reagent的貼片(GR貼片)，可以更加方便攜帶與使用，幫助人們有更便利的方式來偵測二氧化氮。 |
nphssf2013-040209.pdf |
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MRI傳奇~鐵、綠茶、顯影劑 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
化學科 |
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國立大里高級中學 |
莊釧賢 |
蔡承諭;魏駿 |
MRI;鞣酸亞鐵;顯影劑 |
在過去，人們對於「鞣酸亞鐵」的使用，僅止於墨水的製作。對於服用鐵劑來補充亞鐵離子的病人而言，茶類飲料更是一大禁忌；因為茶類飲品中的鞣酸會與亞鐵離子結合形成「鞣酸亞鐵」的沉澱，使得人體無法獲得亞鐵離子的補充。而如今，因為使用在MRI顯影劑的釓離子(Gd3＋)，會造成病人腎因性全身纖維病變，於是我們試著將「鞣酸亞鐵」變身成為新一代的MRI顯影劑。我們利用亞鐵離子與釓離子同樣因具有多個未成對電子(價電子組態Fe2＋：3d6，Gd3＋：4d7 )，而有強順磁性的特性，再加上日常生活中常見的綠茶，來製作新的MRI顯影劑。這個想法不僅符合現代「綠色化學」的環保概念要求，而我們所得到的成果，更是在MRI的顯影上有著意想不到的絕妙效果。 |
nphssf2013-040212.pdf |
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振盪藍色小精靈 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
化學科 |
佳作 |
花蓮縣私立海星高級中學 |
魏佩瑩;曹奕翔 |
蔣皓哲;陳維浩;鄭安祈 |
振盪;藍瓶反應 |
『藍瓶反應』以亞甲藍從藍色(氧化)←→無色(還原)瞬間的變化令人稱奇。
從現有的資料我們已知藍瓶反應中，會變色是因為有可以繼續氧化的官能基，在其官能基附近有拉電子基的存在，所以能夠產生顏色變化。架設好實驗設施後，我們改變搖晃頻率，希望尋找出最佳的搖動頻率。反應時使用LED(白光)對實驗分析採集器的光感應器照光，來觀察光度變化量與反應時間。我們利用此實驗裝置可以準確的得到，藍瓶反應在不同質量下的葡萄糖、不同濃度的氫氧化鈉、不同體積的亞甲藍、不同溶氧量反應時的反應速率定律式，而我們最後實驗所得的反應速率定律式：
R=k[C6H12O6]-2[NaOH]1[O2]2。
利用改變溫度下的條件求得活化能。最後使用刃天青來進行紅瓶反應，比較藍瓶與紅瓶反應的差異。 |
nphssf2013-040213.pdf |
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棋盤乾坤 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
數學科 |
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新北市立板橋高級中學 |
鄭永明 |
吳克彥;賴俊義 |
非負整數解;整數分割 |
給定一個mxn的棋盤，若沿著棋盤格線以捷徑走法從左下角走到右上角，且該路徑須將棋盤平分成面積相等的兩區域，則所有符合上述規定的走法數稱為w(m, n)。例：圖(一)為4x8的棋盤，從A到B符合條件的走法數為w(4, 8)=33(請參見研究過程)，其中粗線路徑為某一種走法。本文利用棋盤的中心點將路徑分為兩種互斥的情況，再藉由對稱性來探討幾類簡單的情形，如：w(1, n)、w(2, n)、w(3, n)、w(4, n)、w(5, n)，從中不難發現w(m, n)的遞迴關係式，藉此對於任意給定的m, n均可計算出w(m, n)的值。接著，我們發現在某限制條件下某類變形棋盤的走法數wk(m, n)可視為w(m, n+(m-1)k)。 |
nphssf2013-040401.pdf |
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階梯路線大問哉，「階階」輾轉舉證來 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
數學科 |
最佳團隊合作獎 |
臺北市立成淵高級中學 |
林鳳美 |
楊念潔;賴柔嘉;蘇于涵 |
樓梯問題;轉移矩陣;費氏數列 |
本篇研究首先針對「登n階層的樓梯，每一次跨1~m階登樓梯總方法數」深入探討，而先建構樓梯法則，則可得到生成路徑圖，如此可推得轉移矩陣與方法數矩陣，最後得出總方法數，再推廣若一次跨任意階，推得其方法數的遞迴關係式，同時再建構跨p~m階樓梯法則，必存在生成路徑圖與轉移矩陣，因而求得總方法數。另外探討指定步數總方法數，其分佈呈現斜方向巴斯卡三角形係數。
接著探討費氏數列(Fn)其彼此項數間具有因倍數的關係，並探討每一次跨1~m階所成樓梯數列每一項除以一正整數k後為餘數數列，探討其循環節個數的規律，同時每一項除以k後餘數數列呈現循環數列與有序性的餘數數列。
最後建構樓梯數列對應立體幾何圖形，呈現直觀看到立體樓梯作為本篇的應用範疇。 |
nphssf2013-040402.pdf |
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大珠小珠落玉盤-正多邊形的兩個性質 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
數學科 |
佳作 |
國立金門高級中學 |
楊玉星 |
邱刓璒;林薏馨;張芷芹 |
正多邊形;內切圓;三角恆等式 |
從原始的題目「正三角形和正五邊形的兩個性質」出發，發現「這兩個性質」的橋樑其實是「直角三角形內切圓定理」，換句話說，「這兩個性質」是等價的，只要性質一成立，性質二必同時成立，若考慮其它奇數邊(2n＋1)正多邊形，我們進一步發現，性質一的代數意義是cosπ/2n+1 + cos3π/2n+1 +cos5π/2n+1 +...+ cos(2n-1)π/2n+1 = 1/2(n?N)。
又cosπ/2n+1 + cos2π/2n+1 + cos3π/2n+1 + cos4π/2n+1 + cos5π/2n+1 +...+ cos(2n-1)π/2n+1 =0，
因此原式等價於cos2π/2n+1 + cos4π/2n+1 + cos6π/2n+1 +...+ cos2nπ/2n+1 =-1/2(n?N)，又因為此式為三角恆等式，所以「這兩個性質」適用於任意奇數邊正多邊形。
接著考慮偶數邊(2n＋2)正多邊形，處理方法分成兩類：(1)邊數2(2k)；(2)邊數2(2k＋1)，第一類「這兩個性質」源自於「各組對邊中點連線兩側的線段會兩兩對稱相等」。
第二類「這兩個性質」源自於「各對角線兩側的線段會兩兩對稱相等」。
因為任意偶數邊正多邊形均具備上述特性，所以「這兩個性質」同樣適用於任意偶數邊正多邊形。 |
nphssf2013-040405.pdf |
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連續正整數的鈍角三角形劃分 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
數學科 |
第一名 |
臺北市立建國高級中學 |
李宗? |
呂彥德 |
三元集;平方和 |
對於集合 S={k,k+1,…,k+3n-1}，考慮其所有三元子集的劃分，我們研究在其中所有子集皆含有的一致性：鈍角三角形。文中給出了對於初始值 k 尋找 n 的方法，並證明其存在性。對於所有 k 我們都能給出 n 的下界，並且發現這下界其實是相當緊的，如果能給出遞增性並且將極小值都構造出來，我們即可將所有 n 最小值之上下界差皆壓至1。在文末我們期望能夠從解析方面來對這問題進行更深的剖析，所以對於一類鈍角三角的的劃分方式給出了其必要條件的限制，並且同時作出關於全體鈍角三角形的等價類分組方式。 |
nphssf2013-040406.pdf |
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腳踏車BBS系統 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
生活與應用科學科 |
最佳團隊合作獎 |
桃園縣私立光啟高級中學 |
游福裕;張震華 |
張鈞復;陳偉杰;高聖堯 |
腳踏車煞車 |
本研究為一種具有煞車分配器之腳踏車煞車結構，其包括：1.煞車分配器2.左煞車鋼索3.右煞車鋼索4.後煞車鋼索及前煞車鋼索，其中煞車分配器具有兩個半圓柱體、圓筒、上圓蓋及下圓蓋。本煞車系統不管先煞那一邊的煞車，都可有效的控制前後煞車，並且一律先對後輪進行煞車作動，大大降低了人為或誤動所導致的危險，使騎乘者能保有較高的安全性，其中並加裝彈簧，作為ABS作動構件。 |
nphssf2013-040813.pdf |
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撲克牌遊戲中的數學原理 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
數學科 |
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新北市立新莊高級中學 |
田明弘 |
張哲綱;李汪其 |
約瑟夫問題;不動點 |
我們這個作品想討論2個關於次序變化的問題, 第一個是約瑟夫問題的公式. 原始的約瑟夫問題是說, 將正整數1,2,…,n 依序排成一圈, 從1開始1,2,1,2,…報數,不斷去掉報數為”2”的數字, 求出最後剩下的數字, 細節在Knuth教授的著作: 具體數學 (參考文獻[1]) 被完整的得出. 我們參考文獻[2]了解以前這個問題的進展程度, 並試著用我們的方法推導出以下問題的公式. 問題如下: 給定n個數字及正整數L, 在報數規則為”留1去L”時 (從1開始1,2,…,L+1,1,2,…,L+1,…報數, 報數為2~L+1的就去掉, 不斷重複此過程), 在第x次被刪除的數字的公式, 並應用此公式找出不動點 x 滿足: 第x次去掉第x個數字. 在一般的”留 α 去 β “的情況, 我們則推導出一個便於計算的迭代關係. |
nphssf2013-040407.pdf |
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來人阿！把訊息傳出去 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
數學科 |
第三名 |
國立楊梅高級中學 |
賴申洲;蘇重文 |
傅筱婷;陳芊澐;康書維 |
樹;訊息傳遞;高斯 |
因要轉達消息至全班同學，而開始探討如何有效的將訊息傳達至每一位同學手中，利用圖論中樹的分析架構，轉化為實際的樹狀結構，並訂出最快的處理策略：整合+互補+傳達，找出在m個人中各自擁有一項不同的訊息，每一次對談人數為n個人，則最快讓此m個人擁有所有的訊息的次數為[m-n/n-1]+n+[m-n2/n-1]，其中m?n2 ，並以此思維架構化簡更為精簡圖形架構模型。 |
nphssf2013-040408.pdf |
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君子“號球” |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
數學科 |
佳作 |
國立臺南第一高級中學 |
梁俊宏 |
張竣翔;陳俊宇;黃柏豪 |
遞迴數列;排列組合;尤拉三角形 |
本次研究的靈感來自於2011年亞太數學奧林匹亞競賽初選考題中：「將10個箱子編號為1 , 2 , 3 , … , 10，另將10個球編號為1 , 2 , 3 , … , 10。今規定編號i的球只能放入編號1 , 2 , 3 , … , i的箱子 , i = 1 , 2 , 3 , … , 10。求恰有一個空箱子的放球方法數?」
此報告由原題向外延伸，運用「遞迴數列」與「排列組合」找出關係，從10個箱子空任一個箱子的總方法數，推廣到m個箱子空任n個箱子的總方法數，其結果與Euler's triangle相符。最後也將限制條件加以改變，包括奇偶數、改變球數與限制容球數，並討論其解法。 |
nphssf2013-040409.pdf |
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田忌賽馬問題的研究與推廣 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
數學科 |
最佳鄉土教材獎 |
國立新竹高級中學 |
江青山 |
郭子翔;高?瑜 |
組合對局論;排容原理;數學歸納法 |
本篇作品主要研究在兩個人或多個人在n場對戰中(例如賽馬)，其中一個人的實力處於劣勢，而處於劣勢的那個人，得到勝利的策略方法數有多少種。
如「田忌賽馬」原文中，田忌和齊王各有三匹馬，我們的目的在於找出一個演算的方法，可以求出當田忌和齊王各有n 匹馬時，田忌的致勝策??。為了解決問題，我們利用排容原理先處理「超算方法數」及「修正係?」?部分，最後才得到獲勝策略總數。又主要問題點在「超算方法?」，我們發現關於超算方法?的一種遞迴關係，並由此得到一般式的結論，且透過了?學歸納法證明之。
除?解決原先問題外，我們?推廣此問題至其他條件或規則，例如雙方條件一樣、差 等級、限定條件或多方對戰等，並得到一些結果。 |
nphssf2013-040410.pdf |
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命中注定我「繞」你 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
數學科 |
第三名 |
國立新竹女子高級中學 |
林典蔚;陳美雪 |
徐嘉琪;林念慈;劉又瑄 |
等比級數;仿射;位似旋轉 |
本研究的主要目的是探討瓢蟲在空間中行走的軌跡是否存在著某些性質。我們定義瓢蟲分別繞y軸和z軸旋轉θ和 Φ，我們發現當旋轉次數n→∞ ，各收斂點P均位於球面S:(x-1/1-r2)2+y2+z2=(r/1-r2)2 上。接著我們探討當瓢蟲的仰角θ=cos-1r與-cos-1r時，不論轉向角Φ為幾度，瓢蟲分別收斂於固定點A(1, 0, r√1-r2/1-r2) 與B(1, 0, -r√1-r2/1-r2)。透過幾何證明，我們發現直線AB與y軸恰為球面S的配極直線。
透過基底變換後，每個轉向點均位於一圓錐面x2+y2=a2(c-z/c)2 上，且繞行的原點O及轉向點Pn均位在一等角螺線G上，G:{x=artcostα y=artsintα(t?R) z=c(1-rt) 。從高觀點來看，各轉向點是經過一個收縮的仿射變換而來，而收斂點 就是瓢蟲行走軌跡的點吸子(attractor)。最後，我們將軌跡呈現的圖形與自然現象連結。 |
nphssf2013-040411.pdf |
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平方數列 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
數學科 |
第三名 |
國立彰化高級中學 |
龔詩尹 |
王建旻;石佳鎧;賴秉政 |
平方數列;平方項鍊;Pell Equation |
本研究探討的主題是：給定正整數n，是否存在1~n的重排數列，使得「相鄰兩項之和都是平方數」。對於滿足上述條件的數列，我們稱其為平方數列，我們探討哪些n使得1~n可排成平方數列。對於某類的正整數n，我們已找到構造平方數列的方法：
1.若正整數a, b, c及k=0, 1, 2, 4滿足a>b，a2+b2-k2=c2且(a2-k, b2-k)=1，則1~a2-1可排成平方數列。
2.若正整數a, b, c, α, β滿足a>c>b，b2+c2=α2，a2+c2=β2且(a2-b2, c2)=1，則1~a2-1可排成平方數列。
再者，我們可以證明n=2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、18、19、20、21、22、24時，1~n無法排成平方數列；藉由有效率的程式運算，我們得知n=15、16、17、23及n=25、26、...、144時，1~n可排成平方數列。
若平方數列的首尾兩項相加也是完全平方數時，我們將其定義為平方項鍊。我們造出1~32的平方項鍊，進而可知 1~32排成平方數列的方法至少有32種。對於特定的n，我們可將1~n排成平方項鍊；而我們更證明出，n=32是可將1~n排成平方項鍊的最小正整數。 |
nphssf2013-040412.pdf |
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翻滾吧，Σ! |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
數學科 |
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雲林縣私立永年高級中學 |
黃鈺涵;陳尚民 |
陳仲宇;張元譯;陳怡伶 |
高斯?圖形;sketchup;mathtype |
這是一份關於?km的研究，研究過程中，我們希望能以幾何圖形來找出?km的規律，我們透過圖形的翻轉，使得圖形翻轉後每一格數字之和皆相同，在算出個數，即能求出?km的公式。 |
nphssf2013-040413.pdf |
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循規蹈矩 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
數學科 |
佳作 |
國立潮州高級中學 |
洪育祥 |
周擎;簡致軒 |
等角多邊形;費馬點 |
本文是從都市更新的新聞聯想出來的數學問題，在兩條互相垂直的道路中，如何找出過道路的東、西、南、北各一個點的矩形，而矩形的最大面積為何？透過動態模擬，成功解決這個問題並研究一些有趣的結果。 |
nphssf2013-040414.pdf |
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峰迴路轉。喜相逢 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
數學科 |
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花蓮縣私立海星高級中學 |
呂正基 |
黃泓凱;郭遠川;陳泓錡 |
相遇;卡塔蘭;隨機漫步 |
下課時，許多人會在走廊上行走。如果只是想往某間教室的同學，會有特定的行走方向；倘若純粹散步、突然想起有東西忘了拿或另有他事，則會有折返的情形。觀察之餘可發現，不同的走動方式會有不同的相遇方式和相遇機率。由於狹窄的走廊若忽略之間的幾間教室，可視作一條一維的直線通道，則兩人相遇的情形可以分為：1.兩人皆不停走動 或 2.一人停下綁鞋帶時另一人不停走動，即為只有一人走動而相遇的情形。本文在建立一個機率模型來討論兩人相遇的方法數。
於是假設數線上有相距d單位的A,B兩人，每次移動分別朝左右其中一個方向移動n,m單位，在文章中我們求出了兩人恰在第t次移動時相遇的方法數，因此也解決了一開始的機率問題。 |
nphssf2013-040416.pdf |
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探索四面體 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
數學科 |
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國立大里高級中學 |
張峻國;游祥裕 |
林彥伯 |
稜長;體積;極值 |
本文主要是探討稜長與體積、表面積、外接球半徑、內切球半徑等的關係，首先我們先證明四面體存在時稜長的限制條件，發現此條件與體積有關。然後我們將體積、表面積…等先化簡成以稜長為變數的函數，討論兩種稜長、三種稜長的四面體；運用Maple軟體分析函數圖形的變化趨勢與極值，並且利用Cabri 3D繪圖軟體觀察發現當稜長變化時四面體的外心、重心的移動軌跡分別是一直線與半圓形，最後在討論內切球時，發現一個特別的等式。 |
nphssf2013-040417.pdf |
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大樓結構聽診器？－利用震波來監控大樓結構改變之方法 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
地球科學科 |
最佳創意獎 |
國立基隆高級中學 |
林忠彥 |
柯鈞耀 |
微機電加速度感應器;波形比對;大樓結構監控 |
本科展計畫是想發展出新的監控大樓結構改變之方法，目前階段是先用模擬建築物來觀測，我們將模擬建築物置入水浴槽中，將水浴槽模擬震源發震，來檢測模擬建築在各事件及各樓層之波形，將得之波形數值化，並用數學相關係數來分析結果。結果可分為三部分：一、同一事件中，樓層越高，其波形振幅有被放大之效應，且在各事件中各樓層間的相關係數幾乎是很高度相關。二、由各樓層中破壞前與破壞後事件互相比較時，皆顯示為很低度相關，因而反向推論，當前後事件波形改變，可能建築物的結構已改變。三、是否能用各樓層破壞前與破壞後波形振幅有放大效應，來判斷破裂面所在位置，是未來延伸方向。 |
nphssf2013-040501.pdf |
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以HHT探討311日本海嘯對台灣各港的影響 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
地球科學科 |
第三名 |
高雄市立高雄女子高級中學 |
梁育儒 |
郭子華 |
HHT;海嘯 |
本研究以希爾伯特－黃轉換 (Hilbert Huang Transform, HHT)，來分析311日本海嘯對台灣各港的水位變動影響。利用HHT將各港驗潮站資料分解成數個本質模態函數 (Intrinsic Mode Functions, IMF)，從中找出天文潮和海嘯影響的IMF。將主要的天文潮及趨勢線濾除後，可清楚看出海嘯影響水位的成份，進而分析各港口海嘯波抵達時間、振幅大小和主要頻率等。由 IMF 中可發現海嘯波來臨前海水水位退潮及急升狀況。此外，東部各港呈現出較為明顯的地震前導波(P波)所引起的高頻震盪波，與地震發生時間、P波傳遞速度、海水傳遞延遲及各港水位抬升時間都大致吻合，但較海嘯波到達時間大幅提前。上述研究結果，對瞭解海嘯波特性，將有所助益。 |
nphssf2013-040502.pdf |
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飛塵霧擾-凝結核對霧形成之影響探討 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
地球科學科 |
佳作 |
新北市立新北高級中學 |
林立平;陳鈞嗣 |
賴坤鴻;李賀平;王玉珍 |
凝結核;霧 |
水為地球上重要的角色之一，藉由蒸發、凝結、降雨等過程，影響了能量循環及平衡。雲霧的生成似乎無跡可尋，但當飛機經過，後面常拖著一條凝結尾，有時維持有時稍縱即逝，本研究想探討雲霧的形成受到那些因素影響。已知水氣達飽和是形成雲霧的必要條件，本研究藉由實驗，利用空氣膨脹冷卻效應，使環境達到飽和，並改變其中壓力、濕度、粒子種類，藉由雷射光強度變化作為雲霧生成多寡依據，探討這些變因是否影響雲霧形成。研究發現硫酸銨為最佳之凝結核，此亦為環境中常見之懸浮微粒。亦得知，凝結核之種類與雲霧維持時間無關；且在絕熱膨脹降溫形成雲霧時，同時發生的加熱作用，為抑制雲霧產生的反饋機制，得知，雲霧形成過程較直觀現象更為複雜。 |
nphssf2013-040503.pdf |
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高雄地區市區與郊區熱島效應之比較 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
地球科學科 |
最佳團隊合作獎 |
國立鳳新高級中學 |
趙育隆 |
何謹成;劉厚佐;邱敏瑞 |
熱島效應;氣溫;都市化 |
本研究主要根據2011年1月與7月每小時的氣溫資?庫數據，比較高雄市屬於市區的鳳山、前金、復興（前鎮）以及屬於郊區的橋頭、大寮、林園之間的溫差，並探討這些差異可能來自哪些因素，特別是人為經濟活動如上下班的交通車流與建築空調排放的廢熱造成的升溫。另一方面，研究小組亦進行位在市區的本校校門口與位在郊區的另一校校門口的氣溫實測。資料庫數據分析結果顯示，溫差直接受測站所在位置物理環境狀況影響，郊區測站會高於市區測站，但透過分析平常日與假日溫差變化形態的差異，仍可發現冬季時的平常日有明顯的人為經濟活動的週期性高溫循環，冬季夜晚市區測站氣溫大多較郊區高溫，這些結果符合熱島效應的現象，實測部分本校與郊區學校之間則無明顯差異。 |
nphssf2013-040510.pdf |
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黑棘蟻棲地選擇喜好之探討 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
生物(生命科學)科 |
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國立清水高級中學 |
潘建良 |
吳欣叡;廖翊程;顏暐儒 |
黑棘蟻(Polyrhachis dives);棲地選擇;生物防治 |
本實驗欲探討黑棘蟻之擇巢因素，分為「光線」「空間」與「決策」三大方向探討，共設計17個實驗。「光線」部分的實驗結果發現，因膜翅目昆蟲缺乏紅色感光能力，所以巢內色光波長愈長，入住率愈高。而巢內照度愈低，黑棘蟻的入住率愈高，實驗得到其照度與入住率關係為ｙ=-247.94ｘ+109.82。「空間」部分發現黑棘蟻的擇巢行為與巢穴形狀無關，而三角型柱的人工巢穴寬度以2公分最具效益，黑棘蟻數量則與長度成正比的關係。「決策」部分主要在探討擇巢行為中，工蟻與蟻后各自扮演的角色，結果發現工蟻對巢穴較隨遇而安，且具有執行力，蟻后選巢較嚴苛，有決策力但不具執行力，而且不喜歡更換環境。以上結果對黑棘蟻人工巢穴的設計可作為重要的參考依據。 |
nphssf2013-040712.pdf |
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七月鬼風飆~金門塵卷現象的研究 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
地球科學科 |
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國立金門高級中學 |
周志強 |
陳揚;許哲豪;林倚如 |
龍捲風;塵卷;白努力定律 |
龍捲風是快速熱對流的現象，局部區域的地表溫度過高，導致這個區域的氣流快速上升。氣流快速上升的結果，根據流體力學中白努力定律，這將使得中心地帶成了低壓中心。所以四周的空氣就會往中心集中最後形成渦流，並造成災害性破壞稱為「龍捲風」。金門夏季在空曠平地(如：操場) 會出現一種迷你型的龍捲風，這種熱氣流所引起的地表附近的氣象其實是一種稱為「塵卷」的現象。本研究即是利用簡易的裝置在水中產生了類似龍捲風的現象，創造了「水中龍捲風」，來模擬金門下季會出現的塵卷現象。
「水中龍捲風」的形成是利用攪動水產生漩渦，並且讓漩渦將底部的細沙捲起。從燒杯的側邊觀察，被捲起的細沙就像電影中利用電腦所模擬的龍捲風特效一樣。接著，我們探討了影響龍捲風規模的參數，發現不同粗細的攪拌棒、攪拌的位置不同以及攪拌棒的轉速不同都會影響水中龍捲風形成的規模、出現時間和達到穩定的時間。其主要是因為攪拌棒越粗，攪拌棒形成的低壓中心壓力越低並且和四周的壓差更大，所以塵卷的規模也越大。同樣的，轉速越快低壓中心的壓力也越低，結果當然塵卷的規模也較大。而攪拌棒越接近底部細沙的位置，形成壓力差的梯度不同造成塵卷形成即達到穩定的時間不同，但是塵卷的規模卻相同的結果。
從製造「水中龍捲風」來模擬塵卷現象的實驗中，我們學習到低壓中心如何產生並且造成劇烈的氣流現象。如果我們持續加熱地球而不能正視人類過度發展的結果，未來面對極端氣候的挑戰時，將會付出更大的代價！ |
nphssf2013-040504.pdf |
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西北太平洋颱風增強與海洋渦漩關係之長期變化 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
地球科學科 |
第一名 |
臺北市立第一女子高級中學 |
金若蘭;林郁梅 |
陳郁欣 |
颱風強度;海洋熱力條件;大氣風切 |
西北太平洋是最多颱風生成的海域，而不同的海洋與大氣狀況，則是影響颱風強度的主要因素。本實驗透過分析1993-2011年，7-10月在120-170°E，10-19°N與19-26°N兩海域間增強的category1-5颱風，將颱風強度與其行經路徑的海表面溫度、海溫26℃等深線、海面高度差異、上層海水熱含量和海面下100公尺海水平均溫度等不同參數做比較，觀察颱風經過的海洋狀況對其增強的影響。
比較後發現，長期以來西北太平洋北部海域(19-26°N)的海洋熱力條件有變暖的趨勢，但個案平均強度卻減小。因此我們以颱風個案的垂直風切代表大氣條件，希望觀察颱風強度與風切間的關係。結果顯示，北部海域颱風的增強受風切影響較大，且強度越大颱風的增強與海洋渦漩關連越大；而南部海域颱風的增強則受海洋熱力條件影響較大。 |
nphssf2013-040505.pdf |
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風過水無痕，水過沙有痕 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
地球科學科 |
佳作 |
國立臺南第一高級中學 |
施怡如 |
林銘文;鄭凱中;謝品寬 |
波痕;水波;沉積學 |
本實驗主要是藉由控制三個變因，以探討大自然中影響波痕產生的情況。藉由改變水波的頻率、水槽中的水深、沙子的粒徑大小，將其所產生的波痕的波峰、波谷的高度以及各個波峰離起始點的距離記錄下來，並且製作圖表，希望能從中發現各變因對波痕的影響，並希望能藉由該發現來推斷出一個可以分析波痕與沉積環境的關係。
經由實驗，我們發現水波的頻率越高，波痕的波痕指數越小，且其高峰值離起始點的距離會越遠，而所形成的波痕振幅之臨界質不隨頻率改變。此外，我們也發現在較深的水中，形成完整的波痕的時間較久，而沙子粒徑分佈也會影響其產生的波痕。 |
nphssf2013-040506.pdf |
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驚!福衛三號「眼」中的對流層結構 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
地球科學科 |
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桃園縣私立復旦高級中學 |
王貞琇 |
羅宣;姜宇樑;張祐綸 |
福衛三號;對流層;垂直分層的厚度 |
對流層中氣溫每上升1公里真的下降6℃嗎？以大氣溫度的垂直變化真的可以看出明顯的分層嗎？兩極對流層厚度真的比赤道來的薄嗎？以往我們從書本上獲得有關大氣垂直分布的資料，都是以許多不同衛星及氣象觀測資料而來的結果。
福衛三號是為了研究全球的氣候，及電離層的變化所設計的六顆衛星。我們想嘗試利用福衛三號所蒐集到的資料，並自己訂定研究方式，彙整出有關大氣分布的圖表資料，來對比是否與我們從書本上吸收到的知識相同，期望發現大氣垂直分布的模式，以及對流層在各種狀況，與不同季節的變化中所產生的變動，並對自己未來在科學研究的學習能有所增長。 |
nphssf2013-040507.pdf |
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運用福衛三號資料探討大氣分層的特性 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
地球科學科 |
第三名 |
國立臺中女子高級中學 |
游明珠 |
詹媞硯;蔡佳霖 |
三胞環流;對流層;同溫現象 |
根據三胞理論，我們運用福爾摩沙三號衛星2008、2010、2011三年的資料做出大氣溫度隨高度變化圖，由此觀察出對流層厚度，並且做出對流層高度比較圖，並且發現大氣環流呈兩個系統並做出三胞環流剖面圖。再取陸地範圍做出海陸對流層高度比較圖，研究結果發現差異不明顯。另外，做出不同緯度對流層頂溫度變化圖，發現溫度變化圖為曲線，並無呈現兩個明顯系統。
從大氣溫度隨高度變化圖知道隨著緯度越來越高，同溫現象越明顯，且發現高緯地區70到90度離地表約一公里有逆溫現象。 |
nphssf2013-040508.pdf |
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平流層瞬時暖化與北極震盪之長期關係 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
地球科學科 |
第二名 |
國立嘉義高級工業職業學校 |
呂明欣;張敦程 |
蔡明叡;劉長生 |
行星波;平流層瞬時暖化;北極震盪
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近年來氣候變遷的加劇使生活於地球人類面臨了空前挑戰，此次研究將以長期觀測數據深入探討近年受到科學家重視的「平流層瞬時暖化(SSW)」對於大氣的影響性，及與SSW、「北極震盪(AO)」的相關性。在此次研究利用NCEP/NCAR Reanalysis分析了1991~2012年間發生SSW期間的大氣參數，我們從資料中發現自2000年起至2010年，緯向平均風場於SSW期間皆發生代表主要暖化的方向反轉，打破以往每2~3年發生一次主要暖化的頻率，顯示近來年主要暖化發生的頻率增加。另外，SSW對於對流層上及地面附近也有一定影響程度，在10mb SSW高峰日後約五天時間，極區100mb與1000mb皆出現氣溫上升的現象與中低緯度氣溫下降的現象發生。最後，10mb SSW高峰日後6~9天，臺灣在氣溫上將會有近10度不等的降溫情況發生，且持續數天。 |
nphssf2013-040509.pdf |
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防颱最前線-颱風在台東的劇烈降雨分析與應用 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
地球科學科 |
最佳鄉土教材獎 |
國立臺東女子高級中學 |
吳誠正 |
曾詩雅;傅意芸 |
颱風;劇烈降雨;颱風路徑 |
為減低颱風災害，及避免莫拉克颱風造成兩名員警在太麻里殉職悲劇再發生，本文嘗試以氣候統計，並統整颱風預報的數值法、類比法等，來建立台東縣颱風防災應變決策作業程序。分析近十年颱風資料後，我們發現，除颱風本身外，地形效應、西南氣流、或引進的南方雲系也會帶來較大降雨。尤其是路徑3的颱風(穿越台灣中部地區) 常為大武地區帶來較大降雨，如：莫拉克颱風高達1216.0毫米。
將氣候統計分析所得，應用在防災應變決策作業上，我們認為，可依數值預報路徑，就本研究所知可能出現劇烈降雨區域進行警戒守視(氣候法及類比法應用)，再利用衛星及雷達即時資訊修訂警戒區域，以爭取應變前置作業時間，避免在風雨中進行疏散安置，降低救災困難及風險。 |
nphssf2013-040511.pdf |
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磁動力藥物應用於抗發炎治療之效益探討 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
生物(生命科學)科 |
第三名 |
臺北市立麗山高級中學 |
郭瓊華;林獻升 |
張天愛;張文馨;諶冠瑜 |
抗發炎;磁性奈米粒子;橙皮?元 |
橙皮?元是天然的黃酮類化合物，具有抗發炎等多種功用。但直接使用無法確定其達到病灶位置，也無法預期藥物到病灶位置的濃度，因此本研究設計一複合磁性奈米粒子作為藥物導引材料，期能透過磁場導引到病灶位置，以達到抗發炎功用並減低其對其他非病灶位置的傷害。為使四氧化三鐵粒子接枝藥物橙皮?元，及具備高生物相容性，利用葡萄聚醣(Dextran)和-COOH官能基做表面之修飾，再以細胞實驗檢測其生物相容性及其藥性。檢測結果證實此材料能保有磁性、藥性，以及生物相容性，並進行體外吸附模擬實驗，了解粒子在血管中吸附之情形。未來將進行發炎途徑探討，深入了解抗發炎之病程，期望能進一步使用此磁性奈米粒子治療如動脈粥狀硬化等相關發炎之疾病。 |
nphssf2013-040701.pdf |
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乳酸菌的逆襲–細菌素抗菌作用之探討 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
生物(生命科學)科 |
佳作 |
國立宜蘭高級中學 |
黃國修 |
呂怡萱;林博元;楊宗翰 |
乳酸菌;細菌素(bacteriocin);抑菌能力 |
本研究從生活中常見的20種乳酸菌種，篩選出對大腸桿菌有較強抗菌力且在生活中常見的兩種乳酸菌：乳酸鏈球菌（Lactococcus lactis subsp. Lactis, 簡稱LL）及嗜酸乳桿菌（Lactobacillus acidophilus, 簡稱LA）。經大量培養乳酸菌並進行蛋白質過濾與純化後，進行抗菌測試，結果顯示LL及LA之菌液均具抑菌能力，而後以蛋白質電泳確認介於3-11kDa間的蛋白質溶液具有良好抗菌能力，且抑菌力隨濃度增加而提升，故推測兩種細菌素的分子量均介於此區間。
將兩種細菌素進行基本特性分析後發現，兩種細菌素濃度均僅須大約0.1mg/ml以上就具有抗菌效果，且兩種細菌素溶液在120?C下加熱30分鐘都仍具抑菌能力；此兩種細菌素在酸性環境（pH=2~4）下有較佳的抑菌能力，且兩種細菌素憑藉其微量就具有抑菌能力，耐高溫、耐酸的特性未來將有應用於食品保存，製成天然防腐劑的潛力。 |
nphssf2013-040702.pdf |
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斑斑可考-環境因子對蛇目蝶眼紋發育影響之初步探討 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
生物(生命科學)科 |
佳作 |
高雄市立高雄高級中學 |
謝佳昌 |
劉嘉晉;蔡榮漾;林品宏 |
眼紋;環境因子;蛇目蝶 |
蛇目蝶眼紋大小的生長模式十分複雜，與環境因子有很大關聯；本實驗旨在探討不同環境因子與眼紋大小、不同環境因子與白帶之間的關係，實驗結果顯示溫度為影響眼紋大小最顯著的因子。我們更進一步找出溫度影響眼紋大小的關鍵齡期。溫度與眼紋大小的關係多呈現顯著的正相關，亦即溫度越高，眼紋就越大。我們可以建立一個眼紋發育與溫度的關係模式；並且發現同一蝶種不同眼紋發育趨式並不相同；同時發現溫度對不同蝶種的影響亦不相同。 |
nphssf2013-040703.pdf |
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光學影像探針用於檢測細菌感染之研發 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
生活與應用科學科 |
第一名 |
臺北市立第一女子高級中學 |
余惠如;林玟娟 |
王郁茜 |
細菌感染;光學影像探針 |
本實驗之目的在尋找臨床上針對檢查傷口有無細菌感染時更快速有效的方式，同時期待能降低這方面的醫療成本。本實驗選擇以刀豆蛋白A做為細菌的靶向配體，因為以刀豆蛋白A 製出的光學影像探針可以檢測出大部分常見的細菌。利用刀豆蛋白A與螢光染劑合成所製出的光學影像探針吸附細菌，以達到檢驗有無細菌感染及標記細菌分布的目的。
實驗結果顯示，製成的影像探針可以檢測和量化細菌的數量，同時不會對細胞產生毒性。本研究結果初步支持了光學影像探針應用於細菌感染檢測的可行性。 |
nphssf2013-040810.pdf |
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山粉圓種子的“膜”衣秀 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
生物(生命科學)科 |
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臺北市立大直高級中學 |
陳志郎 |
陳亭臻;陳筠佳;韋怡婷 |
山粉圓;種子外膜;多醣類分子 |
山粉圓種子表面有許多小凹陷結構，泡水時，纖維狀物從種子表面慢慢長出。能吸自身重量23倍的水量，保濕性長達26小時以上，在高或低溫乾燥後，仍具復水率70%以上。可附著在多種材質上，對土壤顆顆及細小貝殼有固著作用。
種子外膜在一般酸鹼溶液中保持穩定，遇強鹼會被溶解，和酸、醇溶液作用不明顯。可被果膠?分解，和木瓜酵素有相互作用。主要由高分子多醣類組成，具許多分支，也含胺基酸、蛋白質、脂質及植物激素的先驅物。
正常環境下，去膜有助發芽，有膜延緩發芽，此與其對抗不適發芽的環境是否有關，尚待研究。種子外膜吸附性佳，會和多種色素及懸浮顆子作用，未來有潛力應用於吸附汙染物、毒物，或利用其保濕性，發展面膜或藥布等醫藥產品。 |
nphssf2013-040704.pdf |
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環環相扣同心圓‧心心相印論骨牌 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
國小組 |
數學科 |
第三名 |
高雄市三民區十全國民小學 |
宋雅筠;侯淑芬 |
許宗凱;周裕翔;許肇祐;龔辰陽;張庭瑜 |
骨牌;總和;比例 |
本研究根據「同心魔方陣」遊戲改編，結合骨牌重新賦予新玩法與意義。骨牌有28張共56個數字，當我們進行填數時，發現許多驚奇有趣：
1. 窮盡骨牌能圍成圖形，4×4骨牌同心圓是最小面積（需使用8張骨牌），最大面積7×7骨牌同心圓（需使用24張骨牌）。
2. 骨牌同心圓內外圓總和有特定比例關係，此可由（n × 格子數＝一條外圓總和數值 × 外圓總和條數）得知，（內圓和）÷（內圓邊長）＝n。
3. 骨牌同心圓有最佳填數策略。 |
nphssf2013-080407.pdf |
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龍菌物語 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
生物(生命科學)科 |
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新北市立板橋高級中學 |
簡青紅 |
劉彥廷;黃鼎鈞;施昭仰 |
保麗龍;麵包蟲;腸道共生菌 |
由2009年台灣國際科學展覽會的優勝作品「從麵包蟲體內分離出可分解保麗龍之菌種」中，我們知道麵包蟲腸道內有可分解保麗龍之腸道共生菌-紅菌。 利用傳統厭氧培養的方式，我們進一步研究發現，除麵包蟲外，體型較大的麥皮蟲其腸道也具有共生菌-紅菌和白菌。藉由兩者菌相比較，麥皮蟲的腸道中，白菌較多(佔80%)，紅菌較少；而麵包蟲的腸道中，紅菌較多(佔75%)，白菌較少。當我們以保麗龍為碳來源的無機培養液篩選時，白菌無具有分解保麗龍的能力，紅菌則具有。最後，分離出可分解保麗龍的五株菌株：SR429、SR7412、SR8514、SR8515及SR851，而且皆由麵包蟲分離而來。 藉由細菌生理特性分析，發現五株菌株型態皆為厭氧菌、球菌、格蘭氏陽性菌，生長情況比較：30℃＞25℃＞20℃。未來將探討其最適合生長的環境(溫度)，希望可以大量培養可分解保麗龍的菌株，及未來找出此些菌株可分解保麗龍的酵素，以期能降低保麗龍所造成的環境污染。 |
nphssf2013-040705.pdf |
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植物維管束的電模型建構 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
生物(生命科學)科 |
最佳創意獎 |
臺北市私立開南高級商工職業學校 |
江明岳;徐冰 |
陳沿菖;傅聖琪;楊婷伊 |
維管束;電阻;電模型 |
植物電訊號目前已在番茄、胡蘿蔔、馬鈴薯上證實可應用作為植物的健康情形、細胞內澱粉分佈甚至於地震偵測。過去文獻研究證明，電訊號可以在細胞間內以及整株植物間藉由原生質絲以及維管束傳導。在一次進行植物電訊號偵測時，發現樹幹有電容特性，因此我們認為必須先找出樹幹正確的等效電路模型依據，才可正確做植物電訊息應用。然而現今研究並沒有正確的喬木維管束中等效電路模型。因此本研究建構喬木中微管束的等效電路模型。此外，本研究也利用實際電路模型做充放電實驗比對樹幹充放電曲線證明等效電路之正確性，以及擴大偵測樹幹橫向面積，發現此等效電路模型符合電阻電容串聯特性，更證實本等效電路的正確性。 |
nphssf2013-040706.pdf |
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揮發性化合物抑制水稻去白化的分子機制 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
生物(生命科學)科 |
第一名 |
國立南科國際實驗高級中學 |
陳郁蕙 |
黃怡寧;馬悅華;黃聖龍 |
揮發性有機化合物(VOCs);月桂烯(myrcene);去白化現象(de-etiolation) |
植物受逆境時常釋出VOCs (Volatile organic compounds)。本研究首度發現一種VOC-月桂烯(myrcene)可抑制水稻芽鞘之去白化現象(de-etiolation)。研究發現水稻在月桂烯處理下去白化現象受抑制，是因葉綠素合成相關基因ACSF被抑制所致。同時有一些參與光合作用光反應、 碳反應基因表現也有受影響。月桂烯影響光合作用相關基因，有三種不同類型：一、黑暗下基因產物幾乎不表現，照光後才累積，累積量受月桂烯抑制，如RCA、 ISP、G3PD；二、在暗處下基因產物之累積就被月桂烯大量抑制，如ACSF，ATPS；三、黑暗下基因產物之累積受月桂烯抑制，同時月桂烯抑制照光後光誘發基因累積速率，如FNR。由基因產物累積量推測轉錄因子MYB-TF1參與月桂烯抑制去白化現象，且推測RCA、ISP、G3PD為其下游基因。VOCs含天然毒素，可抑制附近植物生長，可為天然農藥。 |
nphssf2013-040707.pdf |
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泳池水中有效餘氯對頭髮的影響 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
生物(生命科學)科 |
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國立臺南女子高級中學 |
李碧芬 |
蕭恩媞 |
毛鱗片;自由有效餘氯 |
因為以前有一段時間常常游泳，自己覺得那時的”髮質”似乎比較不好，發現很多人也是這樣覺得，像是頭髮變粗或是顏色變黃變淡等等，上網查了一下資料發現有篇報告裡面有寫到：「構成頭髮和肌膚的主要成份是蛋白質，自來水中加氯消毒是眾人皆知的事，水中的氯會破壞蛋白質，使頭髮和肌膚受損，產生病變造成極大的傷害。」(出自「自來水中之「餘氯」會破壞頭髮及皮膚的蛋白質」--KingNet國家網路醫院 Second Opinion WebHospital)，游泳池中的添加的氯氣又比一般自來水要來得高，因此便想了解究竟游泳池水中的氯氣究竟會如何影響我們頭髮的頭髮外表的結構或是強韌度等。 |
nphssf2013-040708.pdf |
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建立並評估可快速篩選具抗癌潛力物質之生物技術平台 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
生物(生命科學)科 |
第三名 |
國立臺灣師範大學附屬高級中學 |
謝育慈;謝淑貞 |
林中行 |
細胞平台;p53;螢光酵素分析法 |
p53是一重要且多功能的腫瘤抑制蛋白，在超過50%的癌症病例中都有發現p53的突變，為了快速尋找具有活化p53能力的藥物或功能性食物，並改善傳統動物模式或細胞模式的費時、耗工及高成本，本研究設計改良reporter assay，建立一個可快速、高通量篩選出具活化p53功效之物質的細胞生物技術平台。本實驗利用受p53之DNA結合位所調控的螢光酵素(Luciferase)報導質體做為基礎，進一步將此質體送入MCF-7人類乳癌細胞中，成功挑選並建立出MCF-7轉殖細胞株，此細胞能在感受到DNA破壞時產生顯著的螢光表現，並精確反映出p53的轉錄活性。本生物技術平台，能以迅速、高通量的優點取代傳統細胞模式中所使用之西方墨點法(Western blot)及RT q-PCR。未來將著手進行橄欖萃取物、羅漢果皂甘等功能性食物的抗癌功效鑑定。 |
nphssf2013-040709.pdf |
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五節芒裡的發光小精靈 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
生物(生命科學)科 |
最佳鄉土教材獎 |
國立竹南高級中學 |
李淑萍 |
黃奕 |
螢光黴菌;尖石山區;螢光誘導生殖配對 |
新竹縣尖石鄉山區，發現一種能於黑暗中發出可見之淡綠色螢光的五節芒，且皆必定是遮蔭處潮濕傾倒斷裂腐敗的五節芒片斷，其餘六個樣區經日夜實地採樣勘察，皆未發現發光樣品。經密集且大量之多株五節芒切片顯微鏡觀察，打光與暗房攝影比對，確定發光生物是一種文獻尚未記載之陸生黴菌，該黴菌與五節芒之間可能呈專一共生性。由實驗觀察此螢光黴菌生活史可分為三期：細絲期、藻狀期、珊瑚狀期，其菌絲有分枝且多核無橫隔，絕大部分皆分布於細胞內，細絲期可藉由菌絲穿過細胞壁上較薄之壁孔以散布其族群。該黴菌之螢光經實驗結果証實能誘導菌絲朝向營養源生長，以利菌絲進行聚集配對，並進行有性生殖。分類先暫定為無鞭毛黴菌門、接合菌亞門、接合菌綱之新種。 |
nphssf2013-040711.pdf |
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探根之旅之木炭大翻身 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
生物(生命科學)科 |
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國立臺中文華高級中學 |
彭振雄 |
石軒寧;劉姿吟 |
碳粉;豆科植物;根瘤菌 |
木炭是常見物質，若將它磨成粉拌入土壤對豆科植物生長會有何影響?氮為生物體內蛋白質﹑核酸的主成分，空氣中的氮植物無法直接吸收，須依賴共生根瘤菌行固氮作用(Nitrogen fixation)，將氮轉換為植物能吸收的有機物。以往拌入碳粉在農業研究上皆針對玉米﹑稻作…等，甚罕見對豆科植物影響的研究,因此我們以豆科植物（四季豆、毛豆及紅豆）作為實驗對象。以炭粉拌入土壤，觀察所栽種豆科植物外觀及根部（根瘤）的生長，發現拌入碳粉土壤明顯有益於豆科植物生長；另外也比較了施予氮肥和拌入碳粉的植物(株)豆類生長數據，發現施於予氮肥生長的情形卻不如拌入碳粉的植株。綜合實驗結果，拌入碳粉比施予化學肥料對豆科植物生長為佳，這是重要的發現。 |
nphssf2013-040713.pdf |
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借酒澆愁愁更愁-探討果蠅求偶被拒絕與其飲酒行為之關聯性 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
生物(生命科學)科 |
第二名 |
國立科學工業園區實驗高級中學 |
馮蕙卿;揭維邦 |
陳慶豐;陳昌逸 |
果蠅;NPF;Gal4-UAS
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研究指出，公果蠅(drosophila)在求偶的過程中若被母果蠅拒絕，將提升其對酒精的攝取量。此研究結果引起了我們的興趣，本實驗就是在探討被拒絕之公果蠅提升酒精攝食亮的原因。實驗結果顯示:被拒絕的公果蠅是在攝食酒精後才對酒精產生成癮，而非是在拒絕後直接提升對酒精的趨向。也就是說，被拒絕的公果蠅是在酒精在其腦內產生反應後，才產生行為變化。我們也利用基因調控技術控制果蠅分泌NPF的量，探討被母果蠅拒絕的公果蠅的特殊行為是不是受到體內NPF的量變化所致。結果顯示:NPF的缺乏除了會造成公果蠅提升酒精攝取量，還會提升求偶動機。
透過實驗結果，我們可以建構一個包含被拒絕與酗酒的行為模型，希望可將研究結果應用於人類與其他模式生物。 |
nphssf2013-040714.pdf |
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霹靂「蕉花」-香蕉花，吃得到健康 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
生物(生命科學)科 |
最佳團隊合作獎 |
國立鳳新高級中學 |
林子茜 |
林采儀;洪瑜聆;潘冠良 |
香蕉花;脂肪分解酵素;益生菌 |
有”香蕉王國”美譽的台灣，香蕉的產量很高，相對也丟棄了許多被人認為沒有價值的香蕉花。本研究針對國產香蕉的雄花做研究，進行生物功能性的探討，包括清除自由基能力、脂肪分解酵素的抑制能力、抗菌能力和研究其對腸道益生菌的增長影響加以實驗，找出香蕉花的價值。首先，本研究證實香蕉花萃取物具有自由基清除的能力，更發現香蕉花萃取液具有降低脂肪分解酵素的功能。進一步探討香蕉花萃取液食用後對腸道菌益生菌的影響，發現益生菌的培養液加入香蕉花萃取液後可促進益生菌的增長速度，並提高益生菌抑制其他雜菌生長的能力。由研究結果可知，香蕉花具有食用的價值，不僅可以減少脂肪的吸收，更有促進腸道益生菌種穩定的價值。 |
nphssf2013-040715.pdf |
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「鳳」生水起──鳳梨吸水量及吸水速率的探討 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
生物(生命科學)科 |
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國立嘉義女子高級中學 |
林鈺婷 |
郭晏柔;林貞妤;黃于庭 |
鳳梨;細毛;根 |
鳳梨是多年生草本植物，可再細分為三個亞科，分別為地生型鳳梨（Terrestrial Bromeliads）、積水型鳳梨（Tank Bromeliads）及空氣型鳳梨（Atmospheric Bromeliads）三種鳳梨科植物，本研究主要是測定三種鳳梨根部及葉子吸水的速率和觀察根、莖、葉內部細胞吸水構造的變化，最重要的是觀察空氣型葉子下方細毛吸水的模式。在三類型鳳梨中，是各以一種鳳梨為代表：地生型鳳梨的代表為金?鳳梨，積水型鳳梨的代表為Neogeria屬鳳梨，空氣型鳳梨的代表為小精靈鳳梨。 |
nphssf2013-040716.pdf |
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草地上的馬蛛絲跡—探討長疣馬蛛結網及捕食行為模式 |
全國中小學科展作品 |
第53屆--民國102年 |
高中組 |
生物(生命科學)科 |
佳作 |
國立花蓮高級中學 |
吳復中;楊家慎 |
聶邦庭;連浩任;唐振傑 |
長疣馬蛛;漏斗網;捕食行為 |
本研究探討生活在草原的長疣馬蛛，觀察牠如何結網以及網型構造，並探討網的功能。在觀察及實驗後得到以下結論：長疣馬蛛偏好在強光環境下結網，且對高溫有好的耐受性。長疣馬蛛視力差，但可以結出用來感應捕食的多層漏斗狀網，結網的方式相當特殊，可分為「探測期」、「底層網期」、「平面網期」、「皿狀網期」、「漏斗網期」五個階段，且不同層網的感應偵測上與敏感度與捕食成功率均不相同。我們也進一步探討了長疣馬蛛的捕食行為模式長疣馬蛛的捕食行為可分為「被動感應模式」、「偵查模式」、「攻擊獵物模式」、「後續處理模式」、「返回」五個階段。其可以利用最頂層的平面網捕食獵物，且獵物的捕食受到獵物大小與置入的方式影響。 |
nphssf2013-040717.pdf |