全國中小學科展

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高中組

中形銀腹蜘蛛的結網行為與生態適應之探討

蜘蛛,是一種非常古老的動物,由化石研究指出蜘蛛在四億年前的泥盆紀就有牠的蹤跡。目前在全世界有37000多種,而在台灣紀錄的有300多種,由於一般人對蜘蛛的印象不好,所以我們對蜘蛛了解不多; 再加上我們從網際網路和書店的參考文獻大部份都只介紹蜘蛛的分類,紀錄蜘蛛習性、行為的文獻則是非常少,所以我們決定先去花蓮高中附近的美崙山觀察現象,再從其中討論變因及實驗。\r 在美崙山我們看到二十幾種結網性蜘蛛及十幾種游走性蜘蛛,發現游走性蜘蛛行動力較高;而結網性蜘蛛比較不喜歡動,等待獵物撞進網才會去捕食獵物。討論後,我們認為結網性蜘蛛比較容易尋找,而且行動比較緩慢,易於觀察,故我們從結網性蜘蛛開始研究。\r 當我們在採集各重結網性蜘蛛,發現兩旁雪茄花上面一整片大多是同一種蜘蛛,牠們的腹部背面是銀色的,而且頭、胸部呈翠綠色,看起來像一塊寶玉掛在網上。後來查出牠的名字是"中型銀腹蜘蛛",這種蜘蛛在美崙山上是屬於優勢蜘蛛,因此我們把題目方向轉到對中形銀腹蜘蛛的研究,又因牠的數量很多,我們不僅方便探討蜘蛛的行為,也可較經易地研究牠們對生態環境的適應現象,我們也希望能藉由這次科展,能讓大家更了解這種美麗獨特又易被誤解的動物。

特徵地點的落塵量測、分析與應用

以自製的「不同高度落塵收集架」擺置於(1)車道上(2)商業區(3)工業區內(4)校園內等四個「特徵地點」,於臺灣北部 2006、2007 年 1 月 27 日至 3 月 21 日止逐日收集落塵並用「電子式微量天帄」、酸鹼測定器(pH Meter)及水質檢測器(HANNA TDS 601 TDS Meter)量測收集架上的(1)落塵質量(2)落塵溶於水的 pH 值及(3)落塵水溶液雜質數。本研究觀測數據橫跨 2006 年及 2007 年,其中 2006 年為獲教育部「95 年教育部推動高級中學培育研發人才」經費補助所觀測的數值,2007 年為今年因應科展報名截止時間所觀測資料。將 2006、2007 年 1 月 27 日至 3 月 21 日止逐日所測的資料並列,以分析其相關性。

不亦「躍」乎—黏滯液體彈跳的探討

用非牛頓流體做實驗時,由於落下流體較高的剪切速率,會造成所接觸流體的黏滯度減少,當流體落下的高度夠高時,擊中平面時所受反作用力的影響大於黏滯力的影響,而使流體彈跳出去,稱為Kayeeffect。本次實驗結果,發現當斜面角度越大時,恢復係數越接近1,當角度大於某一值後,幾為彈性碰撞。原因為角度大時液體被流體擊中時產生的凹陷越淺,受黏滯力的影響越少。而當流體下落的高度不足時,其剪切速率不夠,所以流體黏度大於正向力的影響,並不會產生彈跳效應。當變換不同黏滯性的液體所產生的恢復係數e1、e2,差異並不大。原因是非牛頓流體下落時擁有較高的剪切速率,造成黏滯度減小。又因市售洗髮精黏滯度差異不大,造成實驗中黏度影響力不顯著。

超音波反射原理的應用

近世科學日益昌明,各種專門學問幾已發展至登烽造極的階段,超音波當然亦不例外。從神話中我們知道阿拉丁有一個神燈,也知道潘多拉有一個魔箱,它們都能製造令人不可思議的奇績,如今我們有一魔鏡一一「雷達」它能增加吾人的視界,其具有超過百層阻礙的能力能夠明示道路、山脈和移動的飛機,還能....,功能遠超於神燈和魔箱,但是至今雷達仍是一秘密,且市面上無怯找到詳細的參考責料,以致不能應用於日常生活之中,所以我們想是否可以不利用無線電波而以別的波代之,來做類似雷達的工作。

從平面到立體─從三角形看四面體的性質

空間中四點: 0 ( 0 , 0 , 0 ) , A ( a , 0 , 0 ) , B ( 0 , b , 0 ) , C ( 0 , 0 , c )構成一個四面體,其中 0 點任意相鄰兩平面角均為直直角。在演算中,我們不意發現: △ OAB 、 △ OBC 、 △ OCA 三個三角形面積的平方和等於 △ ABC 之面積的平方,這與平面上三角形的畢氏定理十分相似;我們不禁聯相到四面體還有那些性質與三角形相似?還有四面體是否就是三角形在空間中的延伸?於是,展開了四面體性質之探討。

探討常見建物斜撐型式之最佳化抗震效應

臺灣是個地震頻繁的地方,為了達到增強抗震能力許多建築物會加設斜撐,目前建物結構中有許多斜撐型式,在眼花撩亂的斜撐型式中何者具最好的抗震效果?而在這些斜撐型式中,也僅有基本的介紹,因此我們想透過實驗方式去探討各個斜撐型式的好壞,並建議出較佳的斜撐型式。本研究目的在研究現代斜撐型式,透過數值與實驗模擬地震來臨時,建物搖晃時所產生的破壞,加了斜撐之後是否有改善的效果?並討論他們在實驗後各方面的特性差異並做比較,藉此歸納出不同斜撐之特性。根據實驗過程與研究數據,並以「安全性」、「經濟性」、「實用性」三點進行討論出最佳化抗震效應之斜撐型式,其結果在韌性較佳的構材與韌性較差的構材皆為交叉型斜撐型式。

氣體溶解度與力之關係

常見之飲料如汽水、啤酒等,打開瓶塞即見汽泡不斷地冒出,由此使我們聯想到氣體在水中之溶解度必與外界之壓力有關,基于這一觀念,乃設計一個實驗,可以簡易地測定氣體溶解度之方法

電子流動的真相

單獨將銅片放在酸性的電解質溶液中,不會產生氫氣,但若我們把本身在酸性溶液中會產生氫氣的金屬與銅片接觸,兩端都會產生氫氣,例如:鋅片與銅接觸後,除了鋅片上本來就會產生氫氣外,銅片上也會產生氫氣,這證明鋅銅片間有電子傳遞,比較鋅片與銅片產生的氫氣體積,推算出鋅銅片間電子傳遞的比例,討論不同變因造成的影響。經由這個實驗,我們得知更好的方法詮釋陰極保護法,另一方面,也能延伸至如何得到一個有更高效能的電池,或是發展出不需外加電壓的電鍍(浸鍍)技術。

葉子捲曲的比較與研究

有一回,我們在學校的涼亭邊,發現榕樹叢中,有一些葉子捲了起來;把這些葉子打開之後,還發現裏面有蟲卵。同時,我們也發現水稻的葉子,缺水時,葉子也有捲曲的現象。這些現象勾起了我們的好奇心,於是展開了下列的實驗與觀察,希望能找出葉子捲曲的原因及對葉病理的影響。

尤拉函數的推廣(由積性函數觀點探討)

由積性函數特性馬上可證得尤拉公式(B)=B(1-1/91)•(1-1/92)•(1-1/93)…(1-1/9n) 現在,我們想把尤拉公式推廣,若 A 表另一正整數令( A , B )表示:不大於 A 且與 B 互質的正整數個數我們想由積性函數的觀點切入,探討下列等式成立的條件 (A1,B)=A(1-1/91)•(1-1/92)……(1-1/9n)