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第44屆--民國93年

康樂山的人面蜘蛛及橫帶人面蜘蛛

作品主角是「人面蜘蛛及橫帶人面蜘蛛」,地點是在「台北市內湖區的康樂山」,時間是在「92年10月到93年5月」間所做的觀察與實驗,內容分為三個部分。第一部分是康樂山步道的蜘蛛生長情況,我完成了康樂山步道地形環境的分區(5大區18小區)、每個月的蜘蛛出現數量及地點、各區分布密度、分析與地形環境的關係,以及季節與人面蜘蛛及橫帶人面蜘蛛的消長變化關係。第二部分是蜘蛛網絲的實驗,我完成了蜘蛛網會黏部位的測試、黏力大小的實驗、黏力的推算、單絲吊重能力的測試、吊重能力的推算、延展及收縮能力的實驗、蜘蛛絲遇水前後的特性變化結果。第三部分是飼養及實地觀察所作的蜘蛛行為記錄,特別是對不同獵物的補食方法、結不結網的補食能力、捕捉活蜘蛛的方法等;這一部份主要是用照片及影片來說明。

垂〝懸〞欲『掉』-大氣壓力實驗之探討

此實驗之重點乃在於研究水多寡、蓋片材質或者是瓶口面積大小是否會影響吊重之結果,更進一步的研究因瓶蓋稍微掉落而導致的瓶內體積、壓力之變化是否為其可支撐重量之變因。於是我們首先用C 型夾,讓我們的容器以C 型夾固定,減少人為因素之影響,並採用壓克力片為蓋片。用三種不同瓶口面積,但容積一樣的容器分別以不同水量來做,下面袋子裝砝碼,測量其可支撐之重量變化,實驗結果得到:瓶口面積愈大或水量愈多,可支撐的重量較重。為了解釋瓶子內外壓力差(波以耳定律)是造成撐起水重以及壓克力片的原因,我們另外設計一個自製的壓力計來量測瓶內的壓力變化。在實驗中我們發現到內外壓力差非常微小,但是就足以撐起來整個系統的重量,以理論值來說其液面高度變化是0.02cm,眼睛難以辨識的境界,但是用我們的裝置(S 型管壓力計)可以觀測到其變化,並和理論值有相同的趨勢。

鋁寶寶的天堂

日常生活中,隨處可見被拋棄的廢鋁罐,這些廢鋁罐若任其自然分解反應,約需一百年的時間才能完全分解,是一種不易被分解的廢棄物。在這次實驗中,我們試著利用很簡單的方法來回收廢鋁罐,並探討不同環境因素(例如表面積大小、溫度高低)溶液的種類(例如酸、鹼)對明礬產率之影響及探討明礬可否有淨水之功能。結果發現影響明礬速率快慢及顆粒大小有:1冰水浴溫度的高低2溶液是否達到飽和3放置時間的長短4加入晶種。尤其明礬結晶之冰水浴溫度在-6℃時,結晶析出量可高達8.2605g;硫酸濃度再12M時,鋁的回收率最好,為85.51%。另外我們也觀察得到的明礬結晶,發現它為透明多邊體型。混擬劑試驗中我們發現pH值控制在4~5之間,會產生膠體顆粒,且明礬量只要加100mg/l於染料廢液中;它的處理量就非常驚人,另一個發現明礬對重金屬(硫酸銅、二烙酸鉀及過錳酸鉀)是否有潔淨之功能,濃度分別降低原來的7.683%、3.466%及6.470%,其中我們做出來的硫酸銅溶液顏色有變淡,證明明礬對硫酸銅也是有淨化之功能。

迷宮的十字路口 ─ 一筆畫探密

本報告主要討論一筆畫走法數,從含兩個奇數點的直線方塊圖到皆由偶數點構成的直線方塊圖,這些圖形又可分為直向與橫向,進而推出無限延伸的直線走法數公式,研究過程中發現偶直線圖形的一些性質,然後我們將方塊擴展成平面2×N,最後導出2×N 的通氏。在推導2×N. 3×3 圖形走法數時,觀察到路徑似乎可平移,且圖形平移後走法數不變。

解一元二次方程式的工具

利用數學課本第五冊第一章相似三角形的基本概念, 探討出一元二次方程式的另類解滕, 並經過金幬加工製作成模型, 成為解一元二次方程式的工具。

食柑橘屬〈Citrus spp.〉植物的七種鳳蝶之幼蟲形態比較

生物的命名與分類是研究生物的不二法門,製作生物分類檢索表更是鑑定生物的重要工具,但一般市面上的圖鑑,其鳳蝶分類以終齡幼蟲或成蝶特徵製程分類檢索表,至於一到四齡鳥糞狀幼蟲之分類檢索表,則曖昧不清,但根據我們的研究結果,臭角顏色、頭部顏色、體表斑紋的分布、體表凸起等幼蟲的形態,均可做唯一~四齡幼蟲分類的根據,而本實驗結果所製作出的七種鳳蝶各齡期幼蟲檢索表,有助於未來研究者作為不見定的參考價值。

挑戰爺爺的戰鬥陀螺

我們參加學校的活動中,對陀螺產生了興趣。在老師的指導下,從事了各種不同的實驗。在實驗中,我們發現了不同的操縱變因,會對陀螺的轉動產生影響;也發現了,當陀螺在轉動時,會產生一股力量,使小白球、衛生紙條、煙霧等繞著陀螺運動。

黑冠麻鷺之繁殖行為研究

黑冠麻鷺分佈於台灣低海拔山區、平地,屬不普遍留鳥。本報告研究棲息於本校的黑冠麻鷺繁殖行為。我們分析巢材、巢位的選擇性。於巢旁架設針孔紅外線攝影機,對黑冠麻鷺進行24 小時錄影觀察;架設溫濕度記錄器,紀錄巢的溫濕度變化。我們研究2003 年的生殖季,內容包含「巢位分析」、「巢材分析」、「親鳥孵卵行為」與「親鳥育雛行為」四部分。研究結果顯示:巢位在枝幹交叉處,有濃密枝葉遮蔽,隱密性佳;巢材會依巢的內外、上下層需要,選擇適當粗細長短之樹枝;親鳥孵卵行為在產卵期與孵卵前期以雄鳥為主,孵卵後期趨於平均分配,顯示親代付出因性別而有差異;滾蛋行為隨溫濕度起伏而變。育雛行為方面,親鳥的餵食次數隨雛鳥成長而漸增;幼雛排糞次數隨餵食次數增加而增加;親鳥離巢覓食的空巢時間隨幼雛的食物需求提高而增加,顯示氣候因子影響親鳥的覓食效率,進而影響幼雛存活率。本生殖季首次繁殖的四隻幼雛皆順利成長並飛離本校;第二次成功繁殖中,一隻幼雛夭折,推論因氣候乾熱,造成餵食的蚯蚓減少所致。未來本研究可分析兩巢育雛行為比較及蚯蚓受氣候的族群變化,以更深入瞭解影響本種鳥類育雛的因子。

科技化的浮雕創作

影像處理(image processing)已成為當今熱門的話題,過去由於設備價格昂貴、處理費時冗長而無法普遍推行,經過科學家的努力研究、不斷地改善,現今已進入了成熟的階段。近年來,隨著微電腦的功能日益增強,價格日漸低廉,使得影像處理已成為各行各業應用工具之一。我們以全新的概念,運用顏色區域來定義浮雕的位置形狀,以寫出影像擷取程式,讓平面照片或圖片做成立體浮雕不再是夢想。先將圖片轉出高度資料庫檔案,再用電腦輔助製造系統將刀具路徑轉換為NC 程式,而將NC 程式輸入電腦數值控制銑床後,就可進行製作。而我們使用影像擷取程式配上CAD/CAM,不僅顛覆了一般人對於浮雕總是使用人力加工的刻版印象外,也為浮雕的製作帶來了嶄新的方法。

超 級 來 電 王

五上第三單元「奇妙的水」,讓我們認識水溶液酸鹼性及導電性。當電腦課上網發現「水果能導電也能當電池」的資料時,我們也希望能自製應用在生活中的水溶液電池。我們研究的內容包括:透過實驗找出做水溶液電池最好的方法、選擇適合的電池材料包括水溶液和正、負極材料的各種組合。經過實驗及討論發現:(一)使電力增強的方法有:1.選擇導電性佳、濃度較高(糖水例外)、串聯數目較多、溫度較高的水溶液。2.增加金屬片接觸面積、適合的正、負極材料和水溶液的組合。(二)漂白水和正、負極為(銅、鋁)的組合產生的電壓最高,只要串聯3杯就能使用LED燈、小鬧鐘、Call 機、計算機、電動玩具、小收音機,也是這次研究中的超級來電王。