自然科學概論:修訂版本之間的差異

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2016.02.25
2016.05.05
 
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==概述==
 
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===課程目標===
 
===課程目標===
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#化蛇毒為藥
 
#化蛇毒為藥
 
#病毒
 
#病毒
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===選定的內容===
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#(原36)碳六十分子模型。同素異形體。
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#(原13)物質波。(※量子力學)
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#(原1)大霹靂。4%+23%+73%。
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#(原2)質、能、時、空。
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#(原12)物質和反物質。
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#(原16)宇宙的結局。
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#(原37)常見化學反應,酸鹼中和、燃燒。
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#(原47)細胞、多細胞個體、種族、全球生態系。調度內外資源,延續自身的存在。
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#(原58)演化。
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#(原64)脊索動物門:軟骨魚綱、硬骨魚綱、兩生綱、爬蟲綱、鳥綱、哺乳綱。
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#(原70)800萬年前直立:腦容量加大、用手、早產。此後直立、腦大、幼稚期、語言、社會互動演化。
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#(原76)美食中的化學。
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#(原78)選舉的數學理論。
  
 
===修課同學的建議===
 
===修課同學的建議===
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*#R3(Relation 連結)
 
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*#R4(Rebuild 重建)
 
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===修課同學的報告===
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*施馨檸:影片翻譯「兩億年來的地球」
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*丁禾:影片翻譯,待定
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*李彥廷:脊索動物門
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*柯智懷:規畫科博館兩日參訪行程
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===電腦桌機分配===
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*7號:李彥廷
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*2號:施馨檸
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*1號:丁禾
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*3號:柯智懷
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==各次上課內容==
 
==各次上課內容==
 
===2016.02.25===
 
===2016.02.25===
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*共讀小說說明
 
*共讀小說說明
 
*C<sub>60</sub>
 
*C<sub>60</sub>
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*各種尺度
 
*我們的地球有多大
 
*我們的地球有多大
 
*兩億年來的地球
 
*兩億年來的地球
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*#地球為什麼沒有被繼續冰封?
 
*#地球為什麼沒有被繼續冰封?
 
*#地球後來為什麼沒有再次被冰封?
 
*#地球後來為什麼沒有再次被冰封?
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*埃迪卡拉紀的諸怪物
 
*討論各次上課內容
 
*討論各次上課內容
 
*決定同學的報告主題
 
*決定同學的報告主題
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*#測試區
 
*#測試區
 
*#處理使用區電腦:EmEditor、filezilla、firefox
 
*#處理使用區電腦:EmEditor、filezilla、firefox
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===2016.03.03===
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*[[量子力學|量子力學基本觀念解說]]
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*超乎想像的宇宙3:量子躍遷(剪為 26 分鐘半)
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*問題:「是不是只有當你在看它的時候,月亮才在那兒呢?」
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*綠光繞射頭髮實驗
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===2016.03.10===
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*分子重組與化學鍵
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*碳酸氫鈉加醋酸
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*復習[[量子力學|量子力學重要觀念]]
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===2016.03.17===
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*同學「奈米獵殺」、「愛因斯坦赤道」閱讀討論。
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*請四位同學先撰寫 R1,R2,R3,R4 ,做為討論的基礎。
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*同學報告內容:
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*#[[自然科學概論/閱讀討論/李彥廷]]
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*#[[自然科學概論/閱讀討論/丁禾]]
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*#[[自然科學概論/閱讀討論/柯智懷]]
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*#[[自然科學概論/閱讀討論/施馨檸]]
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*#[[自然科學概論/閱讀討論/張溫瑜]]
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===2016.03.24===
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*丁丁去複診糖尿病
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*偶然與必然
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*#洗牌後找出特定牌局排列的機率極小
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*#退相干
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*#時間之箭
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*#熱力學第二定律
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*#宇宙的結局
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===2016.03.31===
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*科學教育館參觀
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*準備報告,結合科教館展覽與目前已學到的
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*#李彥廷:化學
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*#丁禾:生物
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*#柯智懷:物理
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*#施馨檸:物理
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===2016.04.07===
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尺度與形狀
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*[http://jendo.org/SVG/polynomialEquation.php 多項式圖形計算機]
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*#體積 V=x<sup>3</sup>
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*#表面積 A=6x<sup>2</sup>
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*#體積/表面積 R=1/6*x
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*#圖:600×400,原點:-200,2400,每單位:x:100、y:10
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*#圖:600×400,原點:200,300,每單位:x:10、y:1
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*設散熱:每平方公分每秒可散 5 卡,產熱:每立方公分每秒產熱 1 卡
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*#產熱/散熱 比值為何?
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*#*產熱=h*x<sup>3</sup>*每秒1卡
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*#*散熱=k*x<sup>2</sup>*每秒5卡
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*#*產熱/散熱=h/5k*x
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*#身長幾公分時,散熱與產熱均衡。Ans:此時 產熱/散熱=1,x=5k/h
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*#身長大於此時,產熱大還是散熱大,要如何調適。Ans:產熱/散熱>1,產熱>散熱,生物以降低代謝率(減少產熱),或搬到寒帶(增加散熱)因應。
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*#身長小於此時,產熱大還是散熱大,要如何調適。Ans:產熱/散熱<1,產熱<散熱,生物以提高代謝率(增加產熱),或搬到熱帶(減少散熱)因應。
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*#舉出自然界中的相關現象。
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*腿部粗細,設腿部分平方公分可以承受1公斤的重量,腿太粗會浪費能量。
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*#腿部壓力:
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*#*體重(公斤)=h*x<sup>3</sup>/1000克
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*#*腿部橫向總截面積=k*x<sup>2</sup>
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*#*腿部壓力=體重/腿部橫向總截面積=h/1000k*x
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*#身長幾公分時,腿部壓力剛好是每平方公分1公斤。Ans:此時h/1000k*x=1,x=1000k/h
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*#身長大於此時,腿部壓力大,要如何調適。Ans:生物以改變形狀加粗腿(增加腿部橫向總截面積)因應。
 +
*#身長小於此時,腿部壓力小,浪費材料,要如何調適。Ans:生物以改變形狀將腿變細(減少造腿的材料)因應。
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*昆蟲大小,昆蟲細胞得到氧氣是靠氣管表面積和氧擴散,沒有肺部,也只有微弱的心跳。
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*[[微紀元]]
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*地球大氣氧含量的變化:[[File:Sauerstoffgehalt-1000mj2.png|320px|thumb|right|過去十億年地球大氣的氧含量]]
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#地球形成初期的二十多億年裡,地球大氣處於負氧狀態,可能與熔岩冷卻消耗有限的氧氣有關。
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#24億年前地球上發生了一次「大氧氣事件」(GOE),大氣層中的含氧量達到1-3%。有研究認為可能與疊層石發育有關。
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#此後近二十億年一直保持這種低氧比重
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#7-6億年前,在這一億年間,大約是「雪球地球」時期結束後,又發生了一次大規模的「造氧事件」,目前推測是大陸普遍覆蓋著淺海濕地,藍藻繁殖迅速,使得氧氣比重從1-3%上升到10-12%左右。
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#*由於含氧量的提高,導致了「埃迪卡拉紀軟體生物興盛」,並進而促成了「寒武紀生物大爆發」。
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#當時大氣中的二氧化碳比重更高,氣候溫暖,大陸聚集在赤道附近,高大的蕨類植物生長茂盛,植物間的密度極高,樹與樹之間的間距甚至少於30厘米,在光合作用下,植物生長消耗二氧化碳,並吐出大量氧氣。
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#*由於木質素的形成,而分解植物的菌類尚未出現,導致大量的碳隨著植物的生命週期而被固化沉積到地下,使此後的石炭紀高質量煤礦的形成成為可能。
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#與此同時,大氣中的二氧化碳比重下降,氧氣比重大幅度上升,在石炭紀後期達到地球歷史上大氣含氧比重最高的階段。
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#二疊紀末,大約2.5億年前,地球歷史上最嚴重的一次生物滅絕發生,90%以上的生物滅絕了,西伯利亞地區大規模的熔岩湧流,地殼內部的二氧化碳甲烷噴出,整個大氣層的構成改變,含氧比重急劇下降。
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#直到三疊紀中期,地球環境才趨於穩定和改善,生物植物再次繁榮,氣溫升高,恐龍的時代來臨。這個繁榮一直持續到6600萬年前的白堊紀末期,在小行星撞擊優卡丹半島並形成CHICXULUB隕石坑之前,地球上已經再次開始地殼的破裂,發生在印度的德干高原地區,形成大規模的熔岩「省」。而小行星的撞擊更是加劇了地殼的變動,在此後的近百萬年裡急劇地改變了地球的生態,造成了恐龍的滅絕和哺乳動物的興起。
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#同時,大氣成分中的構成也再次發生改變,氧氣的比重逐步下降到目前的水平。
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===2016.04.21===
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美食中的科學
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*[http://whowork1.blogspot.tw/2015/08/blog-post.html 分子美食簡介]
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*[https://zh.wikipedia.org/zh-tw/分子食物 維基百科「分子食物」條目]
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*[https://miha.tw/kitchensping/ 均岱體驗廚房分子料理食譜教學]
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*[http://pansci.asia/archives/83921 美食背後的科學密技]
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===2016.04.28===
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*膠水硼砂球試做
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*顯微投影機試做
 +
*顯微放大鏡試做
 +
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===2016.05.05===
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#請依上周操作,補充活動須留意事項
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#膠水、硼砂的彈性與黏性來源的解釋
 +
#*http://scigame.ntcu.edu.tw/chemistry/chemistry-024.html
 +
#*http://blog.ncue.edu.tw/yangsp/doc/26876
 +
#*http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=46567
 +
#非牛頓流體
 +
#*http://scigame.ntcu.edu.tw/water/water-011.html
 +
#*http://zfang.tc.edu.tw/425.html
 +
#美食中的化學補完
 +
#額外準備燃燒及酸鹼中和的實驗以填滿時間
 +
#*http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=40466

2016年5月4日 (三) 15:48的最新修訂版本

概述

課程目標

  • 對物質科學、生命科學、天文與地球科學三大領域進行基本介紹。
  • 由丁志仁與張溫瑜共同負責,原則上由張溫瑜進行探究與實作設計。
  • 上課方式:講解、實作、影片、參訪、科幻小說或科幻電影討論

可參考的用容

  1. 大霹靂。4%+23%+73%。
  2. 質、能、時、空。
  3. 質能是同一種本質。(※E=MC2)
  4. 時空都是維度。
  5. 大尺度與小尺度。
  6. 次方表示式。
  7. 宇宙的建材:夸克與基本粒子。
  8. 重力、電磁力、強作用力、弱作用力。
  9. 力引發加速和運動,造成動能、位能轉換。
  10. 灌注能量到一個粒子,一方面粒子質量會變大,一方面速度會加快。快到光速之後,速度就不能再加快,只能讓質量變大。
  11. ※怒月和恐龍滅絕。
  12. 物質和反物質。
  13. 物質波。(※量子力學)
  14. 暴漲。膨脹與冷卻。(冰箱和冷氣的原理)
  15. 恆星的生老病死。第二代星系。
  16. 宇宙的結局。
  17. 怎麼知道地球是圓的?
  18. 怎麼量地球的大小?(用日影長度)
  19. 基本幾何(三角、幾何、圓、比例、解二次方程式)
  20. 萬有引力定律 F=G*M1M2/r2
  21. 用兩鉛球測出萬有引力常數 G 。
  22. 角動量守恆。
  23. 傅科擺。
  24. 公轉與自轉,年與天。四季。
  25. 地球鐵心和地磁。
  26. 地磁保護地球。
  27. 地函對流。
  28. 地殻、板塊運動。
  29. 地磁反轉和中洋脊。
  30. 海洋。
  31. 大氣。
  32. 水的三態(※實驗)
  33. 地球的年齡。
  34. 電磁力。
  35. 元素與週期表。
  36. 碳六十分子模型。同素異形體。
  37. 常見化學反應,酸鹼中和、燃燒。
  38. 西方的風、水、土、火和東方的金木水火土,明朝皇帝取名字。
  39. 地球的主要元素。
  40. 光合作用。
  41. 月球的起源:忒伊婭撞了地球,穩定了地球的自轉。
  42. 18次的冰河週期。
  43. 盤古大陸的分分合合。
  44. 太陽內部粒子減少,只能增溫維持體積=>地球只有15億年的生物黃金時期。(地球從誕生到終結p141)
  45. 生命是什麼?
  46. 宗教的看法:我們從來處來,在紅塵中歷練,再回到來處去。
  47. 細胞、多細胞個體、種族、全球生態系。調度內外資源,延續自身的存在。
  48. 從無生物到生物,膜,生滴。
  49. 複製自己:蛋白質、RNA、DNA。
  50. 龍捲風中吹出一部勞斯萊斯,猩猩瞎按打字機打出一部莎士比亞作品。
  51. 吞噬與共生,粒線體與葉綠體。
  52. 生命的長河:DNA。
  53. 核膜。
  54. 逸散系統。(非線性入門)
  55. 養分+氧+粒線體->水+二氧化碳+ATP
  56. 生命調節地球:是生物使得地球適合居住。
  57. 有性生殖。
  58. 演化。
  59. 五界。
  60. 埃迪卡拉紀的諸怪物。
  61. 寒武紀大爆發。
  62. 動物界主要十門出現。
  63. 脊柱出現:視、聽、嗅球出現,腦出現。
  64. 脊索動物門:軟骨魚綱、硬骨魚綱、兩生綱、爬蟲綱、鳥綱、哺乳綱。
  65. 溫血:機動、夜行。
  66. 精 vs 大:質(k)策略-哺乳,適合穩定環境;量(r)策略:樹癭蠅、竹米、蟬,適合暴好暴不好的環境。各有千秋
  67. 演化的高低偏見。
  68. 物種是小數量級(生命)對大數量級(環境)的動態反應。生命用基因數目的數量級、基因快速翻番的數量級,去拼物理力、化學力的數量級,再嚴峻總還有存活機率。
  69. 哺乳動物:透過經驗傳遞,去超越基因傳遞。群性帶來了相互學習;需要童稚期幫助經驗傳遞,又引發了親情。
  70. 800萬年前直立:腦容量加大、用手、早產。此後直立、腦大、幼稚期、語言、社會互動演化。
  71. 10幾萬年前只剩幾千人。
  72. 腦即心智,概說腦。
  73. 人類的其他系統(生物性其實很簡單):運動、消化、循環、呼吸、排泄、生殖、內分泌。抓東西來吃、消化它們變成養分、送到身體各處、配合氧產生能量、排出燃燒後的各種廢物、撐到產生下一代;用內分泌調節各系統。
  74. 現代人的起源與遷徒:膚色、身高、鼻子高低、髮絲形狀的適應演化。乳糖不耐症。
  75. 石油挖完了怎麼辦?
  76. 美食中的化學
  77. 千變萬化的塑膠
  78. 選舉的數學理論
  79. 演化、性象與認知
  80. 化蛇毒為藥
  81. 病毒

選定的內容

  1. (原36)碳六十分子模型。同素異形體。
  2. (原13)物質波。(※量子力學)
  3. (原1)大霹靂。4%+23%+73%。
  4. (原2)質、能、時、空。
  5. (原12)物質和反物質。
  6. (原16)宇宙的結局。
  7. (原37)常見化學反應,酸鹼中和、燃燒。
  8. (原47)細胞、多細胞個體、種族、全球生態系。調度內外資源,延續自身的存在。
  9. (原58)演化。
  10. (原64)脊索動物門:軟骨魚綱、硬骨魚綱、兩生綱、爬蟲綱、鳥綱、哺乳綱。
  11. (原70)800萬年前直立:腦容量加大、用手、早產。此後直立、腦大、幼稚期、語言、社會互動演化。
  12. (原76)美食中的化學。
  13. (原78)選舉的數學理論。

修課同學的建議

  • 施馨檸:
    1. 天文學
    2. 地質學
    3. 相對論
  • 柯智懷:
    1. 量子力學
    2. 分子的種類
    3. 離子
    4. 氧化,還原
    5. 天氣科學
    6. 大氣層中物質的交互作用
  • 丁禾
    1. 生物的演化
    2. 生物的構成和運作機制
    3. 人科動物的演化

科幻小說或科幻電影

  • 奈米獵殺
  • Reading 的四個方向
    1. R1(Report 報告)
    2. R2(Reaction 反應)
    3. R3(Relation 連結)
    4. R4(Rebuild 重建)

修課同學的報告

  • 施馨檸:影片翻譯「兩億年來的地球」
  • 丁禾:影片翻譯,待定
  • 李彥廷:脊索動物門
  • 柯智懷:規畫科博館兩日參訪行程

電腦桌機分配

  • 7號:李彥廷
  • 2號:施馨檸
  • 1號:丁禾
  • 3號:柯智懷

各次上課內容

2016.02.25

  • 本課程說明
  • 共讀小說說明
  • C60
  • 各種尺度
  • 我們的地球有多大
  • 兩億年來的地球
  • 冰封地球
    1. 地球何時被冰封?
    2. 地球為什麼會被冰封?
    3. 地球為什麼沒有被繼續冰封?
    4. 地球後來為什麼沒有再次被冰封?
  • 埃迪卡拉紀的諸怪物
  • 討論各次上課內容
  • 決定同學的報告主題
  • 重新布置 517
    1. 每人一部 PC
    2. 調整座位
    3. 調整延長線
    4. 測試區
    5. 處理使用區電腦:EmEditor、filezilla、firefox

2016.03.03

  • 量子力學基本觀念解說
  • 超乎想像的宇宙3:量子躍遷(剪為 26 分鐘半)
  • 問題:「是不是只有當你在看它的時候,月亮才在那兒呢?」
  • 綠光繞射頭髮實驗

2016.03.10

2016.03.17

2016.03.24

  • 丁丁去複診糖尿病
  • 偶然與必然
    1. 洗牌後找出特定牌局排列的機率極小
    2. 退相干
    3. 時間之箭
    4. 熱力學第二定律
    5. 宇宙的結局

2016.03.31

  • 科學教育館參觀
  • 準備報告,結合科教館展覽與目前已學到的
    1. 李彥廷:化學
    2. 丁禾:生物
    3. 柯智懷:物理
    4. 施馨檸:物理

2016.04.07

尺度與形狀

  • 多項式圖形計算機
    1. 體積 V=x3
    2. 表面積 A=6x2
    3. 體積/表面積 R=1/6*x
    4. 圖:600×400,原點:-200,2400,每單位:x:100、y:10
    5. 圖:600×400,原點:200,300,每單位:x:10、y:1
  • 設散熱:每平方公分每秒可散 5 卡,產熱:每立方公分每秒產熱 1 卡
    1. 產熱/散熱 比值為何?
      • 產熱=h*x3*每秒1卡
      • 散熱=k*x2*每秒5卡
      • 產熱/散熱=h/5k*x
    2. 身長幾公分時,散熱與產熱均衡。Ans:此時 產熱/散熱=1,x=5k/h
    3. 身長大於此時,產熱大還是散熱大,要如何調適。Ans:產熱/散熱>1,產熱>散熱,生物以降低代謝率(減少產熱),或搬到寒帶(增加散熱)因應。
    4. 身長小於此時,產熱大還是散熱大,要如何調適。Ans:產熱/散熱<1,產熱<散熱,生物以提高代謝率(增加產熱),或搬到熱帶(減少散熱)因應。
    5. 舉出自然界中的相關現象。
  • 腿部粗細,設腿部分平方公分可以承受1公斤的重量,腿太粗會浪費能量。
    1. 腿部壓力:
      • 體重(公斤)=h*x3/1000克
      • 腿部橫向總截面積=k*x2
      • 腿部壓力=體重/腿部橫向總截面積=h/1000k*x
    2. 身長幾公分時,腿部壓力剛好是每平方公分1公斤。Ans:此時h/1000k*x=1,x=1000k/h
    3. 身長大於此時,腿部壓力大,要如何調適。Ans:生物以改變形狀加粗腿(增加腿部橫向總截面積)因應。
    4. 身長小於此時,腿部壓力小,浪費材料,要如何調適。Ans:生物以改變形狀將腿變細(減少造腿的材料)因應。
  • 昆蟲大小,昆蟲細胞得到氧氣是靠氣管表面積和氧擴散,沒有肺部,也只有微弱的心跳。
  • 微紀元
  • 地球大氣氧含量的變化:
    過去十億年地球大氣的氧含量
  1. 地球形成初期的二十多億年裡,地球大氣處於負氧狀態,可能與熔岩冷卻消耗有限的氧氣有關。
  2. 24億年前地球上發生了一次「大氧氣事件」(GOE),大氣層中的含氧量達到1-3%。有研究認為可能與疊層石發育有關。
  3. 此後近二十億年一直保持這種低氧比重
  4. 7-6億年前,在這一億年間,大約是「雪球地球」時期結束後,又發生了一次大規模的「造氧事件」,目前推測是大陸普遍覆蓋著淺海濕地,藍藻繁殖迅速,使得氧氣比重從1-3%上升到10-12%左右。
    • 由於含氧量的提高,導致了「埃迪卡拉紀軟體生物興盛」,並進而促成了「寒武紀生物大爆發」。
  5. 當時大氣中的二氧化碳比重更高,氣候溫暖,大陸聚集在赤道附近,高大的蕨類植物生長茂盛,植物間的密度極高,樹與樹之間的間距甚至少於30厘米,在光合作用下,植物生長消耗二氧化碳,並吐出大量氧氣。
    • 由於木質素的形成,而分解植物的菌類尚未出現,導致大量的碳隨著植物的生命週期而被固化沉積到地下,使此後的石炭紀高質量煤礦的形成成為可能。
  6. 與此同時,大氣中的二氧化碳比重下降,氧氣比重大幅度上升,在石炭紀後期達到地球歷史上大氣含氧比重最高的階段。
  7. 二疊紀末,大約2.5億年前,地球歷史上最嚴重的一次生物滅絕發生,90%以上的生物滅絕了,西伯利亞地區大規模的熔岩湧流,地殼內部的二氧化碳甲烷噴出,整個大氣層的構成改變,含氧比重急劇下降。
  8. 直到三疊紀中期,地球環境才趨於穩定和改善,生物植物再次繁榮,氣溫升高,恐龍的時代來臨。這個繁榮一直持續到6600萬年前的白堊紀末期,在小行星撞擊優卡丹半島並形成CHICXULUB隕石坑之前,地球上已經再次開始地殼的破裂,發生在印度的德干高原地區,形成大規模的熔岩「省」。而小行星的撞擊更是加劇了地殼的變動,在此後的近百萬年裡急劇地改變了地球的生態,造成了恐龍的滅絕和哺乳動物的興起。
  9. 同時,大氣成分中的構成也再次發生改變,氧氣的比重逐步下降到目前的水平。

2016.04.21

美食中的科學

2016.04.28

  • 膠水硼砂球試做
  • 顯微投影機試做
  • 顯微放大鏡試做

2016.05.05

  1. 請依上周操作,補充活動須留意事項
  2. 膠水、硼砂的彈性與黏性來源的解釋
  3. 非牛頓流體
  4. 美食中的化學補完
  5. 額外準備燃燒及酸鹼中和的實驗以填滿時間