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佳作

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。

是誰讓我心“帆”─魔法船

本研究中設計不同船型、不同添加劑及不同水深、溫度來探討瞭解船隻航行的行為,利用表面張力的差異性來驅動船隻航行是非常有趣的現象。當添加劑可溶於水中時,因船隻前後表面張力不同造成船隻的運動。當添加劑不溶於水中且表面張力小於水時,會在水面上自動散開成薄膜而將船隻推動;表面張力大於水時,聚集成球狀無法形成薄膜,船隻將無法被推動。V型船型行駛時穩定性較佳、橫向偏向較小;細長船型航速較快、橫向偏向較大。船隻行駛的速度均隨水深、水溫的增加而減慢。

火焰之舞

國慶煙火在天空綻放時,顏色斑斕炫爛,不禁在想,火藥裡頭究竟加了哪些物質造成這些五顏六色的絢麗光芒?於是開始搜尋資料,發現這些多彩的色光,是因為電子在不同的軌域中躍遷時放出來的光芒,稱為焰色反應。於是我們開始動手作實驗,發現在酒精膏上填充不同的金屬離子會出現不一樣顏色的火焰,而且在火焰的外部加入電場,竟然能使火焰產生偏折的現象!這個現象更引起了我們的好奇,火焰中是否含有帶電離子,以致於被電場吸引?又添加不同價數的離子,是否會因為價數的不同而造成偏折角度的差異?於是我們經過了反覆實驗後觀察到失去電子的正電離子,確實會因為電場的影響造成不同角度的偏折,且正電離子本身的價數越大,造成的偏折角度越小。

黑心竹筷現形記

在新聞報導中指出一般免洗筷子中大都有殘留二氧化硫,而二氧化硫可能導致過敏或氣喘病。本實驗主要是利用國中理化實驗室中常見的藥劑,找出檢驗竹筷子中的二氧化硫的簡便的方法。我們把竹筷中二氧化硫的檢測分為定性與定量分析兩部分。在定性分析實驗過程中,我們發現氯化鋇雖然可使亞硫酸根產生白色沉澱,但沉澱的現象不是很顯著。因此在加氯化鋇之前先加入過氧化氫,使亞硫酸根氧化成為硫酸根,可使產生硫酸鋇沉澱效果更顯著。而定量分析部分,經過多次的試驗,我們改進滴定的方法。首先降低碘標準液濃度,並利用注射針筒與點滴用的軟針來進行滴定,使得微量的二氧化硫可以被檢測與分辨出來。而根據實驗結果,我們發現所收集的衛生筷,只有木質衛生筷無二氧化硫殘留。而從定量實驗中可發現浸泡三小時或煮沸應該有助於去除竹筷的二氧化硫殘留。

「旋」機妙算──不對稱飛行種子建模之研究:以桃花心木種子為例

本研究藉由觀察實體桃花心木種子的飛行狀態,探討實體桃花心木種子的長度、寬度、長寬比以及重心位置,試驗分析種子飛行時間和旋轉圈數。結果顯示:蒐集到的實體桃花心木種子寬2.5公分為眾數、長分布8到11公分、長寬比約4~5。此結果與其他科展研究相符。而實體種子重心位置靠近種子長的1/5,靠近肋寬的1/3處,有較佳飛行時間與旋轉圈數。依此結果,發展紙長公式「 Lpaper= Lseed + a + W*(n+1)/2」作為裁紙參考,建立摺紙種子模型並實驗驗證。結果顯示:最佳的紙模型為寬2.5公分、長8公分(長寬比3.2)、13折,重心在靠近肋寬的1/3處的飛行最好,與實體種子實驗結果相似。

大方塊中的小方塊

我們研究的是一個有段歷史的題目:「柏金斯太太的被單」。其定義為:如何將邊長為正整數的正方形切割成「最少個數」(最小階)的小正方形;而且這些小正方形的邊長也是正整數,相同邊長的小正方形可以重複,但小正方形的邊長的最大公因數需為1。我們歸納出,重複利用「簡單二倍法」及「重疊二倍法」,可以每次加兩階或是加三階的方式增加,反覆構作可以切割邊長120以內的正方形,都不超過19階。

拍出液體的表面張力

液體從滴管口被擠壓出來的液滴,形成「水滴狀」,這是液體表面張力作用的結果。我們感興趣的是在不同液體的表面張力作用下,所形成的液滴形狀和張力大小的差異。我們的研究使用「拍照法」測量液體的表面張力,實驗誤差在16 %以下,是一種創新和準確的測量方式。藉由此方法我們研究影響液體表面張力的因素,使用純水測量「溫度」和表面張力的關係,結果顯示:溫度愈高,其表面張力愈小;溫度愈低,其表面張力愈大。其次,我們使用離子化合物水溶液 (NaCl(aq)、KCl(aq)、CaCl2(aq)),測量其「濃度」和表面張力的關係,我們發現:其濃度愈大,表面張力愈大;濃度愈小,表面張力愈小。最後,我們使用醇類水溶液 (CH3OH(aq)、C2H5OH(aq) 、C3H5(OH)3(aq)) 測量其「濃度」和表面張力的關係,結果發現:醇類水溶液的濃度愈大,表面張力愈小;濃度愈小,表面張力則愈大。

學校剩飯的妙用─酒精發酵之探討與應用

老師曾說:「酒精能殺菌,主要是利用酒精引起蛋白質變性,導致細菌或病毒的死亡。」加上學校午餐總會剩下許多剩飯,這讓我對「酒精發酵」產生興趣,想進一步探討研究。 我們以微生物進行米飯發酵,蒸餾出酒精,並測量濃度,作為米飯發酵力優劣的標準。接著進行不同菌種、不同糖量、不同米麴菌量、不同溫度、不同米量和不同發酵天數對米飯發酵力的影響等實驗。發酵後的酒精,還製作出消毒酒精、料理米酒、水果酒和燃燒用酒精。最後,進行簡易蒸餾設備的改良,大幅提升蒸餾酒精的濃度。 實驗結果,以米麴菌進行發酵最好,酵母菌效果最差。此外,適量的糖有助於米麴菌的發酵力,增加米麴菌量和米飯量,並在高溫的夏天進行發酵,更能提高米飯發酵力。

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。

魔力?膜力!泡膜形變力之研究

我們觀察到泡膜使光纖線彎曲變形。因此,本研究目的在觀察泡膜張力測量過程的變化情形。結果顯示: 1.清潔劑泡膜面積越大張力越大,但達一定面積(10 *10cm)以後,張力維持在一定值(0.027gw/cm)接近理論值(0.028gw/cm),可排除泡膜重量造成的誤差。證明:測量「水面對泡膜的拉力」計算表面張力,是簡便可行的測量法。 2.水面對泡膜拉力的大小與水面對框架的鉛垂寬度有關。 3.泡膜高度超過7㎝時,會使表面張力變大,應是超過毛細現象的高度上限,泡膜變薄,表面張力變大。因此,藉泡膜張力可觀測毛細現象。 4.泡膜張力可以微量天平法或光纖線入射光吸收率法進行簡易的測量。運用本研究之表面張力簡易測量方式,可測量膠態溶液的濃度或是觀測不同泡膜間張力之合成模式,提供薄膜塑形技術之改良。