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第一名

小胖子鍬形蟲的生活史及身世之謎

實驗發現圓翅鍬形蟲飼養條件的物化因子均有差異,大圓翅生活史超過1 年, 6 種\r 圓翅屬雄蟲形態有分化現象,大圓翅、中華圓翅及紅圓翅分化明顯,另外三種較相似,但仍\r 有分化。大圓翅、中華圓翅、紅圓翅及小圓翅外生殖器有明顯分化,確信具生殖隔離,其他\r 二種差異不明顯,目前無法判斷是否具生殖隔離。\r 粒線體DNA 之COI 序列顯示大圓翅與其它5 種親緣最遠,其次是中華圓翅。泥圓翅\r 與洞口泥圓翅親緣接近,有地理分佈關連性但無重疊性,顯示二者的演化關係,但無法確立\r 種化。紅圓翅與小圓翅親緣關係最接近,有地理分佈關連與重疊性,顯示二者種化與演化關\r 係。綜合結果與討論推論出臺灣產6 種鍬形蟲祖先來自中國,地理隔離形成後在臺灣自行演\r 化成現今的物種。

潘朵拉的正鑲嵌圖塗色秘密

本研究探討正方形、正三角形、正六邊形正則鑲嵌格子,無論其是否被塗色,與其相鄰的鑲嵌格子最多僅允許一至數格被塗色的條件,其存在最多塗色格子的數量及存在塗色方式的問題。本研究利用塗色格子位於邊線角落、非角落的邊線、或鑲嵌內部的共用邊數差異、及與塗色格子總數間的限制條件,採用賦值法解析最大塗色格數的上界。接著,利用塗色建構符合解析上界的塗色方式,以數學歸納法推導最大塗色格數的通式,並求證其與解析上界的塗色數量相同,證得確實存在該最多塗色格子數量。研究推廣至n→∞時,各正則鑲嵌塗色面積比率的極限值均收斂至特定數值,且發現當外框邊線效應消失時,以特定週期(鑲嵌層數)累計最大塗色格子數均可表示成數列g(l)=f((l)-f(l-1), h(l+1)=g(l+1)-g(l)≡C2, l∈N, f(0)=C1的形式。

水溶液及非水溶液中的酸鹼分化滴定

在吾人教學過程中,有關酸鹼滴定方面,一般高中教材均未提到多質子酸(鹼)的分化滴定,如雙質子酸,順一丁烯二酸,以強鹼在水溶液中滴定,可以明顯地分出兩個當量點;硫釀為雙質子酸,應可分出兩個當量點;磷釀應會產生三個當量點,但根據文獻知,在水溶液中磷酸僅可求得兩個當量點(因磷酸的第三個質子在水溶液中極難游離)而磷酸僅得一個當量點(因 KA1很大,KA2=10 -2 亦頗大)此二種酸若改在適當的非水溶劑中進行滴定,是否能求出磷酸的第三個當量點及硫酸的第二個當量點?又,不同強度的釀或鹼行滴定時,達當量點的PH值皆不相同,若將兩種或數種小同強度的酸或鹼液混合,是否能在不同的 PH 值下,分別被滴定出來?所混合的酸和鹼液,其 PKA,或 PKB。差值在何範圍內可被分別滴定出來,而得一明顯的酸鹼分化滴定曲線?而且有些酸或鹼當其強度太弱時,無法在水溶液中被滴定出來,若改在適當的非水溶劑中進行滴定,是否能得較明顯的當量點?以上這些問題,促使我從事以下的探討:

毛細管內液體流速之探討及黏度測量方法之創新

有一次上實驗課時看到鄰桌的同學正以實驗室的毛細管吸吮一瓶葡萄汁,每當他吞嚥時,毛細管內殘餘的葡萄汁竟然以近似等速的狀態降回果汁瓶裡,這似乎違背了重力加速度的常理,是毛細管的影響嗎?還是葡萄汁特有的現象?這與毛細管插入葡萄汁的深度有關嗎? \r 後來在資優科學營中我選擇研究以毛細管測量液體黏度的實驗,並且在學校選修的專題課程中即以此為題目做長期的研究,毛細管中液體的流速真是固定的嗎?重力不會影響流速嗎?若流速真為固定的,如何控制或改變流速呢?是否可以利用流速來測出液體黏度呢? \r 經過長期地研究及動手實驗改進,我們利用毛細管中液體的等速及不等速流動的特性,發展出了兩種既精簡又準確的液體黏度測量法,以下就是整個研究及創作的過程。\r

波速與水深的探討

我們在水波實驗中,發現水的深度會影響波的傳播速度,但不知其間的關係如何。為求充分了解,於是設計一實驗,以便進一步探討水深與波速的規律性。

台灣皮竹節蟲和飛竹節蟲生活史與食草之比較

這個研究是針對臺灣皮竹節蟲及飛竹節蟲的生活史、食草等的比較,結果如下:這兩種竹節蟲的食草都屬多食性;觸角都是細細長長的。飛竹節蟲前翅退化成鱗片狀,後翅在成蟲時長出來;若蟲體色淺綠,成蟲體色是木色。臺灣皮竹節蟲的翅膀完全退化,若蟲體色都是草綠色;雄的成蟲轉成紅褐色。雄蟲的體型比雌蟲小很多;雌的成蟲還是草綠色。飛竹節蟲是孤雌生殖,卵具黏性,為有花紋的長橢圓形。臺灣皮竹節蟲是兩性生殖,卵無黏性,像種子般,具盒蓋,雄蟲、雌蟲一生會交配好幾次。兩種竹節蟲產卵量都很多,都約為 140 個~150 個。飛竹節蟲一年有 3~4 個世代,卵期約 63 天,生活史約 129 天。臺灣皮竹節蟲一年只有一世代,卵期約 255 天,生活史約 340 天。飛竹節蟲比較耐乾旱;臺灣皮竹節蟲則喜歡生活在陰暗、溼度高的雜木林底層。這兩種竹節蟲遇到天敵時都會裝死、自割,同時也是偽裝高手:不動如樹枝、隨風擺動,會模擬毒蠍;另外飛竹節蟲受到刺激會發出像人蔘的臭味,甚至會飛走。

舞動的彩色噴泉 … 設計製作可循環使用的噴泉裝置

有一天,在報上看到一則「遠哲科學基金會」提供的「自製彩色噴泉」的做法。我們幾個同學在老師的帶領之下,準備了相同的器材,跟著報上的圖示和說明,開始操作實驗,結果發現寶特瓶內的噴泉效果時好時壞,並不穩定;因此,我們決定根據原理,探討如何製作一個可循環使用效果佳的噴泉裝置。

維他露 P 汽水顏色為什麼變淡了

中秋節晚上,全家人在陽台上烤肉,大家一邊吃肉片,一邊喝汽水,真是非常愉快,但快樂的日子總是過特別快,一下子夜就深了,經過媽媽的催促,大家匆匆收拾一番,就上床睡覺了。 第二天放學後,我到陽台幫媽媽整理昨晚未清除完的垃圾,突然間!我發現昨晚留下的一杯維他露 P 汽水,它的顏色竟然變了,怎麼會這樣呢?我的心裡真是充滿了疑問。 於是,我將這個問題請教老師,只見老師笑著說:「其實這是一個有趣的老問題,往年曾有同學研究過這個問題,但內容都不夠深入,你們如果有興趣,大家可以一起來做更深入的研究。」後來,在老師的指導之下,我們經過一個多月的努力,終於有了一些成果。

奇妙的造紙方法

我們上次參加台北市第二十二屆中小學科學展覽會,很榮幸,獲得了優等。在會場裡,我們看到大家版面上貼的書面紙,有各種顏色,五彩繽紛,十分耀眼。我們聯想到現在的工商業社會,紙的需求量很大,大量的砍伐樹木,廢紙愈積愈多。我們想,能不能把廢紙回收,重新製造成有用的紙,而不造成污染又節省資源呢?於是,我們幾位同學,請教了老師,做了以下的實驗。

離子在電場中的運動

電場的分佈是研究電學的基礎,課本上並有多張「放草種子在絕緣液體內之電力場」照片,對於各種情況下之電場分佈均有極清楚的照片,然而我們數度以機油當做絕綠液,可是無法獲得預期的效果,所以我們數位同學攜手找尋更好的電力場顯示法,後來我們思考是否可利用離子的移動來顯示?於是著手實驗各種離子受電力場作用移動而留下的痕跡,以進一步瞭解電力場,經過三個多月利用課餘時間作了一些電場分佈及帶電離子移動方向及速度與電場的關係。我們覺得這方法可提供為以後高中物理教材研究及觀察電力場的實驗之一操作簡單,現象明顯,並可印證多種學理的解釋。