全國中小學科展

第51屆--民國100年

茄苳窗蛾生活史及捲葉行為研究

茄苳窗蛾(Microbelia canidentalis),屬於鱗翅目完全變態昆蟲,生活史約三個月,幼蟲宿主主要為大戟科的茄苳(Bischofia javanica);幼蟲各發育階段的掩蔽行為及攝食行為皆有差異性;捲葉行為共有兩次,第一次捲葉於三齡幼蟲末期,需時一天,捲葉後開始攝食,當蛻皮為四齡幼蟲後,繼續將葉捲捲至葉主脈,一週後,進行第二次的捲葉,另形成一較大的葉捲,於其內製作一葉苞,化蛹,羽化。將採集的葉捲經過測量分析,發現葉捲大小雖有所不同,但葉捲長度及切痕長仍有一固定的比例,約為1.7。 捲葉行為的第一個實驗為探討葉片擺放角度對茄苳窗蛾幼蟲捲葉的影響,實驗發現,當葉片擺放角度愈大,葉捲中軸與葉主脈的角度愈小,可能代表的是重力影響下,幼蟲為了力學平衡,所作的因應;第二個實驗為葉片形狀對茄苳窗蛾幼蟲捲葉的影響,發現葉緣缺刻可能為茄苳窗蛾幼蟲捲葉時切入的依據。

亮不亮沒關係—解開「重度近視」與「夜視」之謎

媒體有超重度近視者變成夜視人的報導,我們感到新奇與不可置信,便用凸透鏡模擬近視、並用相機進行測量研究,以解開「夜視」之謎。 首先我們測量各凸透鏡的焦距,找出度數與焦距的關係。並得知相機光圈口徑越大,單位時間進光量越大,則快門時間越短,其次在「字」與背景的各顏色中,發現以白底黑「字」的亮度最大,便以此「字」卡進行以下實驗。 接著發現,凸透鏡的度數愈大,則「字」與透鏡的距離愈短,愈能看清楚字。「字」與透鏡的距離愈短,則亮度會愈大,愈能看清楚字。此外,凸透鏡的度數愈大,則看到的「字」會愈大,愈能看清楚字。 最後我們用眼睛實際來觀測,結果發現,利用度數較大的凸透鏡,真的可以在較少亮光下,清楚地看見「字」。

林間隱者—影響棉桿竹節蟲生長因子之探究

以『棉桿竹節蟲』為題材,曾多次在科展中出現,其重點在於棉桿竹節蟲的避敵行為探究(49屆〉及生活史觀察(49屆〉。而我們以深入探究影響棉桿竹節蟲生長的各項因子中發現: 棉桿竹節蟲會因食草、環境溫度的不同而在生活史上產生長短的差異,產卵量及卵的孵化率亦有不同,且在產卵期的平均總產卵量在100~200顆/隻。若蟲體色會因低溫改變原本翠綠的體色自然轉而成為麥褐色,與前報告中:須作人為因素改變(49屆〉有不同觀察所得的。 在本研究中另發現:專一食用朱槿全花的棉桿竹節蟲遠較吃其他食草的棉桿竹節蟲可存活天數明顯長許多。食用朱槿全花的棉桿竹節蟲也會產卵,但卵的孵化率極低,若蟲存活率為『0』。

台灣高鐵會變身雲霄飛車嗎?以雲林縣地層下陷為例

從日本311地震引發海嘯,迪士尼樂園地裂噴出泥漿,全球似乎進入「地震恐慌期」?台灣經921地震後,雲林縣地層下陷日益嚴重,恐危及高鐵結構安全?經實驗操作與實地調查評估,獲致以下結論:一、高鐵路線經濁水溪至曾文溪流域路段地質結構以砂岩、頁岩為主、抗震力不足,容易液化下陷危及橋柱結構安全。二、高鐵地層下陷區域包括彰化、雲林、嘉義至台南路段,其中以雲林縣最嚴重,平均每年下陷約6.5公分,未來3至5年內將是關鍵期。三、地層下陷除了地震斷層釋出能量之破壞力不可抗拒外,超抽地下水、水土保持不良、土石流衝擊等皆為關鍵因素。四、管制抽取地下水、高鐵沿線3公里內種樹造林保護水源、加強橋柱固樁等為當務之急。

大漢溪曲流地形探索之旅

大漢溪具有豐富的谷曲流地形,是桃園縣山區景點的一大特色。本研究運用「Google 地球」軟體,截取大漢溪從石門水庫至砂崙子及大漢橋間的衛星照片,進行曲流地形判識,並經由野外考察實地驗證,描繪大漢溪流域曲流地形的分佈情形;探討蜿蜒度、坡度、地質與暴雨侵蝕對曲流地形的影響。發現蜿蜒度越大,交切山腳越豐富;坡度與蜿蜒度成反比,而坡度及地質結構影響曲流型態。此外,蜿蜒度越高的曲流,代表受暴雨侵襲的頻率越高,河流開墾應注意地形的特性,避免在蜿蜒度高的河川地及凹岸開墾,以減少洪泛所造成的損失。

風塵僕僕—以PM10探討大陸沙塵暴對臺灣的影響

本研究利用PM10值的逐時資料,探討1996年至2009年間,臺灣地區發生沙塵暴之時間與空間的分佈特徵。本研究獲得重要結論如下:一、 沙塵暴好發於春夏交替之際,北部區域受沙塵暴影響最為明顯;南部區域次之,東部區域和南部區域相似。二、 沙塵暴嚴重影響的區域分布類型共可分為10類,最常發生的類型為「北部區域嚴重影響」。三、 2004年沙塵暴發生次數最多,但強度方面卻較為不顯著。四、 馬祖測站PM10值上升的時間大多較北部區域為早。五、 沙塵暴逐時分布特徵之分析,可將逐時濃度變化分為7種類型。風向的變化可能是造成類型變化的可能原因。六、 到達臺灣的懸浮微粒含硫化物的比例較高,導致臺灣在沙塵暴發生期間SO2有增加的趨勢。

氫「氣泡」燃料電池

綠能環保意識抬頭,擁有無污染、單位能量轉換效率高等特性的氫氧燃料電池,常是陪伴在科學家身邊的好題材,但由於電池反應牽涉固、液、氣三態之間的非勻相接觸,所以真正在做實驗時,氫氧燃料電池「高能量轉換效率」的特色並沒有獲得完全發揮,一般研究大多在進行「固相」的電極改造,本研究則對「液相」的電解液進行改良,利用界面活性劑黏稠、易起泡的特性,將界面活性劑與電解質溶液混合,並利用電解時所產生的微小氣泡,氣泡為電解液、氫氣同時存在的狀態。氣泡包覆氫氣、增加電池三相接觸表面積,增加電池效能,並探討不同的溫度、濃度、電解質、氣泡大小是否會影響電池效能的升降,而推論造成上述影響的可能因素,並多方面地輔以佐證。

「雨」出驚人—台灣地區降雨型態及變遷的探討

本研究利用中央氣象局2003年至2010年日雨量資料,選擇20個測站進行分析。首先以降雨相關性分析而言,較高相關性天氣預報區域,可分為北部及中南部地區,而恆春半島可另外劃分成一預報區以提高預報精準度。再者,我們訂定降雨空間與時間指標,並依兩種指標繪成指標特性分布圖,且從圖中的趨勢線判斷出四種降雨型態,像是受到地形及季風影響在各雨季表現差異外,也可以發現山區較易出現異於其他地區的空間降雨。另外,從8年所有地區降雨變遷線發現台灣地區降水趨勢一致,若能分析數個區域的雨量升降趨勢,就足以代表全島的雨量變遷。最後,我們分析30年的長期雨量,發現降雨天數略微下降,但在夏季的降雨量有顯著增加趨勢,而乾季的雨量卻有下降趨勢,顯示未來乾雨季將更加分明。

踏步機 好神!

節能減碳一直是全球持續發燒的話題,臺灣研發的「軟實力」更把環保節能的精神發揮得淋漓盡致。我們發揮創意提出結合運動器材與發電模組的構想,透過完整的探究過程,理解基本電學、發電機的結構與追求高發電效能的關鍵。最後付諸實現,巧妙結合好神拖(踩踏式脫水拖把)與踏步機,製作出「好神踏步發電機」。最大功率可達到15瓦特。運動同時不但能支援照明、風扇,也能提供手機、音樂等的電力來源,真的太神了!

現在幾「點」了—探討多角數、多面體數之通式

本作品主要是探討多角數(或多邊形數)的一般式及關係式,並將其從平面推廣至立體。在本作品中,本組先以幾何的方式依序定義了三角數、四角數以及五角數並分別介紹了它們的一般式;接著,本組定義了k角數(k=3,4,5,...)並求得第n個k角數的一般式;然後,透過觀察四種k角數(k=3,4,5,...)的數列,我們得到並證明了一些有趣的關係式,如:連續兩項三角數的和為一個四角數等;而這些關係式除了可以透過k角數的一般式獲得驗證(即代數證明),我們也提供了幾何證明。最後,本組將平面上的 角數以不同的方式推廣至立體的多面體數,即第一型多面體數、第二型多面體數及多角錐數,並分別求得它們的一般式及相關性質,這個過程也讓本組意外地接觸了「正多面體」及「錐體」。