全國中小學科展

第45屆--民國94年

八掌溪嘉義地區棕沙燕(Riparia paludicola)之生殖生態研究

棕沙燕(African Sand martin,Riparia paludicola)屬於燕科又叫土燕,體長約10~11 ㎝,重約15g,雌雄羽色相似,本研究係從2003.9.21~2005.3.12 連續觀察二個生殖季,2004 年的生殖季,共計95 天。2003年棕沙燕生殖成功率30﹪,雛鳥離巢率39﹪,2004 年紀錄30 個有生殖紀錄巢,第一窩生殖成功率為80﹪,雛鳥離巢率是83﹪,生殖第二窩有12 個巢,但生殖成功率只有25﹪,雛鳥離巢率24﹪。棕沙燕挖掘時嘴腳並用,土洞寬約5.9~8.0 ㎝、高約4.8~8.4 ㎝、深度在生殖初期較深平均98.6 ㎝,生殖中期約78.6 ㎝,窩巢平均長徑約10.91 ㎝,高度5.34 ㎝、巢中央內凹約3 ㎝,蛋的色澤是米黃色,無汙斑,雙端圓錐形,孵卵日程約需9.5 日,育雛期約為20.8 天。

噼趴噼趴的精靈─小放電的探討

電的正負極靠近至某一程度時,會有放電現象,產生有光芒的閃光線條,且帶有?趴?趴的聲音,令人覺得好看又好奇,本研究利用瓦斯點火槍的設備和自己設計的實驗,對小放電做探討,以解答心中的疑問。

大自然的飛行家—蝴蝶飛行之初步探討

本研究主要針對蝴蝶之飛行進行探討,研究中主要探討蝴蝶翅膀形狀、身體重量、翅膀面積、展弦比、拍翅頻率、環境溫度及溼度對飛行速率之影響,並利用自製之風洞裝置,觀察蝴蝶之拍翅動作,分析通過蝴蝶模型之氣流方向及相關力量。 研究結果顯示:紋白蝶展翅約4.5~5 cm,平均展弦比(AR)為1.71 ± 0.12,身體重量約為 0.06 ± 0.02 g,翅膀面積約0.0012 ± 0.0003 m2,當紋白蝶身體重量愈重,則翅膀面積亦愈大。另外,紋白蝶展弦比愈小、身體重量愈重或翅膀面積愈大,則飛行速度亦愈快。23℃時,紋白蝶飛行速率為1.01±0.24 m/s,當環境溫度愈高(5、16、23℃),則飛行速度亦愈快。風洞實驗發現:蝴蝶拍翅時,前、後翅連接在一起,而形成一作用單位。翅膀上下運動時,翅能在縱軸上扭轉,在高舉及下拍時產生傾斜之現象,類似推進器扇葉之機制。蝴蝶拍翅時,可在翅上方及前方產生低壓帶,在後方產生高壓帶,以利蝴蝶向前方飛行。另外,翅緣彎曲角度愈大,蝴蝶模型之上升高度亦愈高,當彎曲角度60°時,蝴蝶模型之上升高度最高(2.2±0.1cm)。

BB 槍的另一種玩法

西元2 0 0 4 年3 月19 日總統大選前夕發生了總統、副總統遭槍擊受傷案件,事件發生後震驚全國, 這個「三一九」槍擊案被許多人認為改變了這次總統大選的結果。雖然整個槍擊案的「真相」被政治上的爭論給淹沒, 但從科學的角度來看, 這是一個綜合物理學上的碰撞、外力作用及能量轉換等等問題而已。本研究共分三個部份來「模擬」當三一九槍擊案中子彈斜向貫穿吉普車擋風玻璃後的彈道路徑彈射問題。( 一) 不同的平板傾斜角對貫穿後彈道彈射的影響( 二) 不同的子彈質量對斜向貫穿後彈道彈射的影響( 三) 不同的子彈動能對斜向貫穿後彈道彈射的影響。研究的結果發現平板傾斜角及子彈動能是影響斜向貫穿後彈道彈射的最主要因素, 期能對於在預防撞擊的防護或產品設計提供參考。

一『探』究竟

小磁鐵掉入垂直立好的中空金屬管中之後,下墜的時間遠大於在空氣中自由落下的時間,這現象並不陌生。本文以冷次定律(Len’s law)、法拉第電磁感應定律(Faraday’s law of induction)為依據,定性說明小磁鐵在中空金屬管中很快達到終端速度 vf ,即為『等速度』運動之外,還推導證明:小磁鐵的終端速度的大小vf 與小磁鐵的質量m 成正比、與小磁鐵的磁偶極矩M 的平方成反比、與金屬管半徑a 的四次方成正比、與金屬管的電阻率ρ 成正比、與金屬管的內外半徑之間的截面積A 成反比,即,此為本文的最大貢獻。 本文還設計實驗,實際量得小磁鐵在中空金屬管中的終端速度 vf 確為等速度之外,還與真正理論值相比較,驗證理論推導的正確性。

校園內阿勃勒授粉現象之觀察

一、本次活動觀察校園內阿勃勒花蕊構造與授粉昆蟲間的關係,發現:(一)阿勃勒具有長、短兩型雄蕊,花粉粒也有兩型。短型雄蕊孔裂,產生多數不正常的花粉粒,花粉粒較大,細胞質不飽滿,花粉粒外表網紋明顯。長型雄蕊花藥縱裂,產生的花粉多數正常,其花粉粒較小,細胞質飽滿,花粉粒外表網紋不明顯。(二)阿勃勒為蟲媒花,其授粉昆蟲為脈翅目蜜蜂科熊蜂屬(Bombus)以及木蜂屬(Xylocopa)。授粉昆蟲攀附於花朵上時,長型雄蕊將花粉附著於授粉昆蟲胸部及腹部背面。授粉昆蟲利用震動取得短型雄蕊花粉,將花粉附著於後肢及腹面。(三)利用多元回歸分析授粉蜂體長與阿勃勒雌、雄蕊長度得到如下的線性關係:蜂體長=長雄蕊長度*1.813+雌蕊長度*0.029+短雄蕊長度*0.017-12.22其解釋力達83%。二、根據本活動觀察,我們推論:(一)阿勃勒具有特化的花朵構造,可以有效排拒其他動物取得花粉,只由特殊的昆蟲為其授粉,同時授粉昆蟲具有很高的專一性與忠誠度。(二)阿勃勒短型雄蕊產生提供授粉昆蟲食物的花粉粒,長型雄蕊產生完成授粉工作的花粉粒。(三)經由授粉蜂體長與花蕊構造進行線性分析,可知阿勃勒與授粉昆蟲具有很高的相互依存關係。

波濤洶蛹

現今都市的環境,生物體包括人類,幾乎是暴露在無所不在的電磁波中生活,過去已有相關研究指出,磁場對於生物的確有影響,但較少看到針對磁場對於生物體整個生命週期的影響作完整的研究探討。本實驗以野生型果蠅為實驗動物,外加不同強度的磁場,探討外加磁場下果蠅行為、生活史及生殖力的影響。我們將果蠅養在含有固體培養基的牛奶瓶中,利用線圈通電以製造外加磁場。結果顯示,在外加磁場下的果蠅,行動明顯較對照組果蠅來的遲緩;在一般正常情況下,成蟲果蠅較喜歡在接近瓶口的位置活動,而幼蟲則喜歡在培養基中及接近瓶底的瓶壁上爬行,而外加磁場下的果蠅,相反地,成蟲多在牛奶瓶下方活動,而外加較高磁場,分別為80 高斯及40 高斯的兩組,幼蟲則喜歡聚集在瓶口的位置,推論磁場可能影響果蠅方向感的辨認。在果蠅的生活史方面,外加80 高斯及40 高斯的實驗組果蠅,開始羽化的時間較對照組果蠅,分別晚了2 天及1 天的時間,說明磁場可能對於果蠅的生命週期有所影響。在果蠅的生殖力方面,結果顯示在0 到80 高斯的磁場下,外加磁場越強,果蠅的子代數越少,推論磁場會影響果蠅的生殖能力。本實驗所使用的磁場強度相當的強,為一般家電所產生的磁場強度的160倍以上。只能推論在外加強磁場下可能對果蠅的生活史、行為及生殖有所影響,至於一般家電用品所產生的電磁波是否對人體會產生不良的影響,則需要進一步的研究。

漩案?!

何謂懸案?前無古人,後無來者,歷久之謎,費心猜疑…過去的資料中常有類似的研究,但幾乎都是強制渦流的實驗,為自然渦流者其實細看也只略敘一二,今日,我們探討其原因結構及未曾出現在資料中的『裙苞』(見結論之三),聽我們細說從頭。

一個也沒漏掉

本文中我們探討一個有趣的數列。這個數列有一個非常特殊的性質:將數列相鄰兩項的前項當分子,後項當分母,所產生的分數數列,恰好會出現所有的正有理數。 這個特殊的性質表示,可以將正有理數按照這個方式作排序,這個排序將完全不同於常見的正有理數排序的方法。 (1). 在正有理數的排序的結構中,我們做出許多有關於此數列的定理。 (2). 用數學歸納法證明此分數數列涵蓋所有正有理數,且每一正有理數只出現過一次。 (3). 將數列分割後,利用試算表製成數列規則表,並整理出快速的方法將數列表達出來。 (4). 將an 數列排成“樹”的模式,可更快速的把正有理數寫下來。 (5). 最後,設計出搜尋正有理數的演算法,解決在分數數列中第n 個正有理數會是多少;以及正有理數會出現在數列中第幾項的問題。

你可以再靠近一點-數位影像縮放之研究

本專題嘗試以程式處理數位影像的縮放,藉由縮放演算法及相關影像處理的研究與設計,期望能將縮放後的影像,維持一定的品質。若此技術能有所突破,相信未來數位影像的使用,應能更加的普及低廉。