3-1 生物與棲息環境

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1.臺灣有哪些特殊的自然環境呢？
※海洋：珊瑚、海草等；平原：牛、稻米等；溼地：高翹鴴、招潮蟹、紅樹林等；中、低海拔地區：山雀、混合林；高海拔地區：長鬃山羊、針葉林。

2.說說看，棲息其中的生物具有什麼特徵？
※海洋生態系：是地球最大、生物種類最多的生態系。海洋包括的範圍有河口、沿岸區（或稱潮間帶）以及兩者之下的大洋區。
(1)海藻：生長在海洋中的藻類，不會開花、結果，也不會產生種子。細胞內皆具有葉綠素a，可以行光合作用。目前一般將漂浮水中的微細藻類統稱為「浮游植物」，而在海邊肉眼可見的大型海藻則稱為「海藻」，包括藍藻、綠藻、褐藻及紅藻四大類群。
(2)海星：具有強而有力的腕足，能將貝類緊閉的殼打開，再將身體下方的消化器伸入貝類的殼中，直接把貝類柔軟的身體消化吸收掉。
(3)海葵和小丑魚：小丑魚喜歡在海葵的觸手之間游來游去，牠的身體外有一層保護性的黏液，不怕海葵的毒性，還可以利用海葵有毒的觸手來幫助牠嚇阻獵食者。
珊瑚礁和魚群：珊瑚礁有如海洋生態系裡的綠洲，有數千種海洋生物附著其上，常吸引了許多珊瑚礁魚類前來覓食，更有為數可觀的熱帶魚穿梭其中。

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(1)玉山薄雪草：生長在海拔3300公尺以上的高山岩壁、岩屑區。它的花上有一層綿密的絨毛，遠望有如薄雪輕覆，它也是冰河孑遺在臺灣的植物，與北極圈的薄雪草同源。
(2)玉山箭竹：玉山箭竹分布在高海拔1800到3300公尺山區，多年生宿根性草本植物，7-8月間長滿山坡地，遠看似碧綠如茵的草原，當森林中其它植物受害死亡之時，也是玉山箭竹大肆繁衍的時機。
(3)玉山杜鵑：主要生長於臺灣海拔3000-4000公尺山區，為臺灣所有杜鵑類中生長海拔緯度最高者，花期：5-6月。
(4)赤尾青竹絲：為小型毒蛇，又名竹葉青或赤尾鮐，體長最大達９０公分，頭部大，呈三角形，性情兇猛，攻擊性強。分布於全省中、低海拔山區和平地。

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1.溼地的環境和生物具有哪些特徵呢？
*海埔新生地、海邊、湖邊、河邊、水田、池塘、沼澤和紅樹林等，都是有水或潮溼的地方。
*從有水就有生命的觀點，溼地共同的特徵是「有水生生物生長」。但溼地並不一定永久為水所覆蓋，可能暫時乾涸或冰凍，此時生命或者以種子、孢子、耐受卵的形式，或遷移到深水域的方式來渡過這嚴酷的季節，待豐水期或水溫回暖，才又再度欣欣向榮。

(1)紅樹林：是生長在熱帶及亞熱帶沿海潮間帶泥濘地之植物，主要是由紅樹科植物及一些適應此種環境的植物所組成，植物常具有適應環境之形態分化，如氣生根、支柱根及胎生現象等。
(2)招潮蟹：種類很多，大多挖洞居住在河口及海岸潮間帶泥質灘地，退潮才出洞進行覓食及求偶等活動，以挖取泥巴中的有機質為食物，經過濾食後，不能吃的泥沙由口器吐出呈丸狀，稱為「擬糞」。
(3)彈塗魚：俗稱石跳仔、跳跳魚、泥猴。眼睛突出於頭部背側，可藉胸鰭於地上爬行。群居於河口，喜歡離開水域到泥地上覓食，可離水40分鐘以上。

2. 在臺灣，有哪些鳥類會隨季節遷徙呢？
(1)高蹺鴴：為過境鳥，少部分為留鳥。身長31公分左右，外型最大特徵為如踩高蹺的腳，細長的腳呈粉紅色，嘴也相當細長筆直。
(2)紅尾伯勞：在臺灣為普遍的冬候鳥和過境鳥，尤其每年9月在恒春半島可見大量的遷徙。行動靈活，常站立於木樁頂端、電線上，窺視附近的獵物。有將吃剩之昆蟲、青蛙或蜥蜴等，刺掛於樹棘上的習性。
(3)黑面琵鷺：有一隻長長的、外形像是琵琶的嘴巴，因而得稱。每年冬季會南遷到較溫暖的東南亞，如：臺灣等地避寒。每年來到曾文溪口的族群數量約占全世界估計量的三分之二，應是全世界已知的最大族群，足為可貴。
(4)灰面鷲：有「國慶鳥」之稱，分布於亞洲東北部，每年九月下旬到十用中旬便飛往溫暖的南方過冬，翌年三、四月再飛回北方繁殖。

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(1)金翼白眉：為臺灣特有種，棲息於海拔1000-3000公尺附近之溫帶林，為臺灣分布海拔最高之畫眉科鳥類。為普遍的留鳥。常出現於
山區部落，或登山小屋旁撿食垃圾，或以果實、昆蟲為主食， 性不懼人。
(2)臺灣獼猴：是臺灣特有的一種猴類，族群大小不等，但大多以十幾隻為一群。猴群中以雌猴及其子女為核心，猴王則高高在上。猴群的階級意識十分強烈，勝者為王，敗者就只得四處流浪了。棲息在海平面至海拔3000公尺以下的地區。
(3)櫻花鉤吻鮭：生長在大甲溪上游的七家灣溪，因為過度捕捉、水質汙染與棲息地破壞等人為衝擊，造成數量的銳減。在民國七十三年，公告櫻花鉤吻鮭為珍貴稀有動物，「國寶魚」之名不脛而走。
(4)莫氏樹蛙：是珍貴稀有的保育等級蛙類，中型綠色樹蛙，後肢外側及蹼膜為橙紅色，並有塊狀黑斑。分佈於中低海拔山區的潮溼樹叢，草叢下層。
楚南氏山椒魚：為臺灣特有種，數量稀少。身體細長具長尾，體色為褐色或淡褐色，身上常有雲紋。分布於海拔2000公尺以上之高山，且侷限在本島中部之高山地區，主要棲息於原始森林之石頭底下。
(5)長鬃山羊：其蹄向兩側分開，因此可以輕易抓穩石頭，擁有絕佳的跳躍能力，堪稱「輕功第一高手」。在南湖大山、雪山、玉山等山區碎石崖坡，偶而可看見。具領域性，會以其眼前之眶下腺所分泌之腺體，塗抹於樹枝或凸出的石塊上作為標記。
(6)楚南氏山椒魚：為臺灣特有種，數量稀少。分布於海拔2000公尺以上之高山，且侷限在本島中部之高山地區，主要棲息於原始森林之石頭底下。

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1.外來種的入侵原因：農業或貿易行為(包括飲食所用)、具娛樂及觀賞價值、生物防治所需、科學研究所需或原來外來種棲地改變而遷徙進入。
2.適應良好的外來種不但可能干擾原生生物的生長環境，掠奪原生種的食物，有時甚至破壞農作物，造成當地生態環境或農、漁民莫大損失。
3.臺灣目前已發現對生態造成明顯危害的外來種不下數十種，我們應該怎麼做，才能減低外來種對臺灣生態的影響？
*需要大家配合，包含杜絕走私，不飼養、不放生外來種 。

(1)入侵紅火蟻：原本分布於南美洲巴拉那河（Parana）流域，在二十世紀初入侵美國南方，造成美國農業與環境衛生上非常嚴重的問題。台灣地區也陸續發現入侵紅火蟻危害農地的案例，且陸續有農民與民眾被叮咬而送醫的案例通報。
(2)美國螯蝦：因肉少，無食用之經濟價值而從養殖場外流。牠能忍耐惡劣的水質，且胃口奇佳，無青不食，因此成為本土原生種魚類日減、甚或滅種的因素之一，尤嗜剪斷農田中之秧苗，又善鑽洞，破壞田埂造成農田灌溉之困擾。
(3)琵琶鼠魚：俗稱「垃圾魚」，原產於南美洲。水族箱業者引進的理由是牠們可以吃掉水族箱內的碎屑殘渣，省去飼主清洗的麻煩。可是棄養在池塘、河流中的琵琶鼠魚就不一樣了，牠們繁殖力很強，又具有保護幼魚的習性，因此在自然環境中，與原生魚種搶奪食物，甚至攻擊其他魚類、魚卵、啃食水中植物，嚴重破壞生態系的平衡。
(4)銀合歡：為了造紙之用而引入臺灣，嫩葉可餵食牲畜，樹枝當做柴火。後來居民不再砍伐銀合歡作為柴火，導致銀合歡的數量激增。銀合歡的種子生命力旺盛，一旦入侵不再經營的農地及牧地，5年內就會形成只適合銀合歡生存，其他喬木樹種很難存活的純林狀。
(5)大花咸豐草：原產地在美洲，目前在臺灣全島都可以看到它的身影，環境適應力非常強，終年開花，不斷產生種子。它不只干擾了原生雜草、花卉的生長，造成原生物種數量銳減，並迫使昆蟲改變覓食習性，嚴重影響原生物種的繁衍與生存。
(6)馬纓丹：原產於南美洲，300多年前由荷蘭人引進，容易繁殖，所以在野外已經擺脫控制，甚至取代臺灣的原生植群，變成令人頭痛的雜草。馬纓丹也是絕佳的蜜源植物，因此對臺灣本土植物的授粉機制產生嚴重的影響。
(7)福壽螺：原產於南美洲，在西元1979年引進臺灣，繁殖速度極快，因肉質不合民眾口味，加工製罐成本過高，因此遭到棄置，而造成重大農業災害。
(8)小花蔓澤蘭：是一種攀緣蔓藤性的外來植物，生長速度非常快，更有纏勒覆蓋的本事，導致弱勢植物無法正長生長，終致窒息而亡，是目前危害臺灣生態系最嚴重的入侵種。

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1.生活在沙漠的生物，除了對水分有其不同的因應方式外，還要適應日夜的大溫差，有些生物甚至利用夜晚活動，以避開白天的高溫。
(1)仙人掌：莖呈肉質，根短但分布廣，當下雨時，根可快速的吸收大量水分儲藏在莖中，此外仙人掌葉退化成針狀，一方面減少水的散失，另一方面也讓其他動物不敢吃它。
(2)駱駝：為了適合於沙漠生活，駱駝的眼皮有三層，外面的兩層上有卷曲的眼睫毛，可以防止風沙吹入眼中。耳朵小，覆有毛髮，這也是為了防止風沙。鼻孔只有一道縫，遇到風暴時可以自動閉合。駝峰裡面主要是脂肪，在食物缺乏時，可以供應能量。具有寬闊的足墊，所以不會陷入沙中。口腔很硬，連帶刺的仙人掌都敢吃。冬天時，食物中的水分較多，可以整個冬天不喝水；夏天時，喝足了水後可以連續二到五天不喝。

2.南、北極區：冰天雪地，夏季短暫，冬季陰暗酷寒，風勢強勁，冰雪使陸地上的動物難以行進和覓食。
*生物對於寒冷環境的因應方式：有些留在當地，以改變本身的生理情況來度過冬天的低溫，例如：植物的落葉、動物的冬眠；有些則會遷徙，遷移到較溫暖的地區過冬，例如：候鳥。
*動物仰賴厚實的毛皮或血液內的防凍劑保持溫暖，例如：海豹、企鵝、鯨魚、海鳥、雪鶚、北極熊。
*苔原植物(地衣、苔蘚)會在短暫的夏季繁殖。
*北極熊：全身披著厚厚的白毛，甚至耳朵和腳掌也是。其毛的結構極其複雜，裡面中空，有著極好的保溫隔熱作用。北極熊的體形呈流線型，善游泳，可以用兩條前腿奮力前划，後腿併在一起，起著舵的作用，一口氣可以游四、五十公里。

3.熱帶雨林：熱帶雨林是生物最豐富的棲息地，世界上一半以上的動、植物種類棲息在雨林。雨林接近赤道，終年溫暖、潮溼，沒有季節的區分，氣候環境非常適合植物生長，所以樹木常綠。
*紅毛猩猩：居住於熱帶雨林及溼地林中，在樹上活動時，通常手腳並用緩慢的移動，在地上行走時是四肢著地。常相當安靜，尤其是成長後的雄猩猩常靜坐不動，像個大哲學家，因此馬來語稱之為「森林的人」。群體通常由母猿帶數隻仔猿組成，公猿僅於母猿發情時前來交配，平時單獨散居他處。捕捉紅毛猩猩通常需先殺死母猩猩，極為殘忍，原產地數量已瀕臨絕種。
*熱帶雨林中的植物特徵：葉片寬大，藤本及著生植物很多。

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1.棲息在凍原中的北極兔和棲息在沙漠的野兔，牠們有什麼不同？
*北極兔：凍原中的北極兔冬天時毛色純白；溫帶林的山野兔則有淡灰的皮毛。因皮毛色彩能配合當地景觀，較不易被注意而逃過捕獵。
*沙漠野兔：生活在沙漠中，有大型的耳朵，除了可聽到沙漠中各種的聲音外，更重要的是耳朵皮膚的表面下，有一片成網狀分布的微小血管，當風吹過能使其上血液的溫度降低。

2.台灣高山上的玉山圓柏，生長的地點不同，外形有什麼差異？
*玉山圓柏：分布在海拔3400公尺以上之高山寒原帶，葉片呈被針形或線形。終年常綠的玉山圓柏，本是高拔俊挺、樹形優雅的「喬木」，但在生長環境不佳的高山峻嶺上，為抵抗寒風侵襲，常呈曲折盤桓狀的矮小灌木叢。

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你知道臺灣目前有哪些保育工作正在進行呢？
*成立各種生物保護區、研究復育特有種、淨山活動、成立護溪巡守隊。
(1)目前玉山國家公園正著手一連串的調查計畫，除了找尋難能一見的台灣黑熊族群外，最重要的是，從這些基礎調查工作中，能讓我們累積對其生存棲地的了解，進而擬定適當的保育措施，如劃定保護區等。台灣黑熊目前已被列為瀕臨絕種之保育類野生動物，雖有野生動物保護法維護著，但其生存的關鍵仍是---為它保留住現有的生存棲地，及嚴格禁止人類補獵！
(2)護溪巡守隊：臺灣許多溪流因遊客大量湧入及人為開發，對溪流生態造成壓力及破壞，當地村民為保護魚源而組織巡護隊。採取勸導方式，禁止遊客在特定河段捕撈、垂釣，至於毒魚、電魚等嚴重破壞河川生態行為，更加強查察。合力守護溪流的生態資源，讓飽受濫捕威脅的溪魚重現生機。
(3)淨山活動：許多團體發揮志願服務精神，以淨化山林、掃除髒亂等行動，帶動社會大眾的環保意識，透過清掃、淨山活動讓大家了解環境保護是我們每一個人的責任。

2-4實驗 觀察齒輪運轉

1.如圖1，準備大小不同的2個齒輪，互相扣住後固定在操作板上。

2.轉動大齒輪，觀察小齒輪轉動的情形。

3.如圖2，將2個齒輪分開，分別固定後，再利用塑膠鏈條套住2個齒輪。

4.轉動大齒輪，觀察小齒輪轉動的情形。

2-4 簡單機械的組合

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1.輪子的邊緣具有整齊的齒狀突出物，這種輪子稱為齒輪。它們可以彼此扣住，相互帶動，當一個齒輪轉動時，另一個齒輪也會跟著轉動。
2.說說看，齒輪在時鐘和修正帶中是如何運作的？
*時鐘：時鐘內部裝有經過設計的齒輪，利用不同大小的齒輪轉速不同，分別帶動時針、分針和秒針有規律的轉動。
*修正帶：修正帶是利用數個小齒輪互相牽引作用，方便使用者可持續將修正帶覆蓋於文件上的錯誤處。

看看我們身邊的玩具，是不是也有這樣的齒輪裝置呢？ 它們是如何傳送動力的？
*利用齒輪和齒輪互相卡住牽引，或是利用皮帶、鏈條互相帶動，使得玩具能夠行進或是運轉等。

P38討論
1.互相扣住的2個齒輪，齒輪轉動的方向有什麼相關性？當大齒輪轉動1圈時，小齒輪轉動幾圈？
*互相扣住的2個齒輪轉動方向相反。如果右邊的齒輪順時針運轉，左方的齒輪即呈現逆時針運狀態。當2個齒輪的齒輪數分別為20、10齒時，20齒的齒輪轉一圈時，10齒的齒輪轉了2圈。

2.利用塑膠鏈條連接的兩個齒輪，齒輪轉動的方向有什麼相關性？當大齒輪轉動1圈時，小齒輪轉動幾圈？
*利用鏈條連接的兩個齒輪轉動方向相同。如果右邊的齒輪順時針運轉，左方的齒輪也是順時針運轉。當2個齒輪的齒輪數分別為20、10齒時，20齒的齒輪轉一圈時，用鏈條連接的10齒的齒輪轉了2圈。

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1.腳踏車是一種簡單機械的應用，腳踏板與大齒輪固定在同一軸心上，大、小齒輪以鏈條連結。
2.想想看，踩動腳踏板後，大、小齒輪的轉動方向有什麼關係？
*轉動方向相同
3.其轉動的圈數又如何？
*小齒輪轉動圈數較多
4.動力如何傳送使車子前進呢？
*腳踩腳踏板→大齒輪轉動→鏈條帶動→小齒輪轉動→後車輪轉動→腳踏車前進。

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1.除了機械可以來傳送動力外，風和水也可以用來進行動力的傳送。
2.人力、風力和水力，透過簡單機械的結合和其他科技的應用，讓我們的生活更加便利與舒適。
3.水車磨坊：利用水流力量推動扇片轉動，扇片轉動時帶動中間的軸運轉，再使上方的石磨轉動。一連串的動力傳送運作，都是源自於水流的力量。

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動力的傳送可以由自然界的力量或是機械力量來進行。
空氣的力量：風車
水流力量：水車
皮帶、輸送帶：電扶梯、馬達、跑步機、刨冰機、印刷機等
齒輪：鐘錶、修正帶、電扶梯、腳踏車等
鏈條：電扶梯、腳踏車、鐵捲門等
履帶：挖土機、坦克等


*腳踏車：
1.大齒輪和小齒輪的轉動距離相同，所以不省力也不費力。
2.踏板與齒輪關係：腳踏板和大齒輪是一個輪軸關係，小齒輪和後車輪則是另一個輪軸關係。以腳踏板帶動時是省力的，而以小齒輪帶動後車輪時則是費力的。


*變速腳踏車：
在相同條件的情境下，以相同的力量踩踏板，當前齒輪(數)的大小固定時，後齒輪(數)愈小，則速度愈快。但是當地面給予車輪的阻力及車輪的半徑都是固定時，後齒輪的半徑愈小時，所需要踩踏的力就愈大，也就是愈「費力」。

前齒輪數 後齒輪數　前齒輪轉一圈,後齒輪轉動圈數
16 　　 　　4 　　　　　　　4 (最快,費力)
16 　　　　 8 　　　　　　　2 ( 費力)
16 　 　　16 　　　　　　　1 (最慢 )

變速腳踏車上，如果大、小齒輪比例相近，腳踩起來比較不費力，但是速度並不快；如果小齒輪愈小、大齒輪愈大，腳踩起來比較費力，但是速度會增快許多，所以變速腳踏車在行進過程中轉換成較小齒輪時，速度便會加快。(大齒輪轉一圈，小齒輪即可轉較多圈)　

　

2-3實驗 動滑輪實驗

1.利用砝碼當重物，將砝碼掛在滑輪掛勾上，再利用彈簧秤測量滑輪和砝碼的重量。

2.將繩子的一端固定在支架上，繞過滑輪，另一端掛住彈簧秤，手拉住彈簧秤，觀察刻度。

3.取下彈簧秤，用手垂直向上拉動繩子，當繩子拉動10公分後，觀察當成重物的砝碼移動的方向和距離。

2-3實驗 定滑輪實驗

1.架設定滑輪裝置，並取一物當成重物（如砝碼），記錄重量後掛在繩子的一端。

2.在繩子的另一端依序掛上砝碼，直到定滑輪上的繩子不再滑動，記錄所掛的砝碼個數。

3.取下砝碼，用手拉動繩子，當繩子垂直向下拉動10公分後，觀察重物移動的方向和距離。

2-3 滑輪的應用

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1.使用滑輪工作時，滑輪有不同的裝置方法。
2.如果滑輪只會轉動，位置固定不變，這種滑輪就叫做定滑輪。
3.工作時，滑輪會隨著繩子移動位置，這種滑輪就叫做動滑輪。
4.窗簾軌道上的滑輪：有一定滑輪固定在窗簾軌道的末端，拉動繩子即可開閉窗簾。窗簾軌道上的滑輪位置固定，繩子移動時，滑輪只有轉動，不會移動位置。
5.利用動滑輪搬運磚塊：有一滑輪固定在搬運重物的車子上方，人在高處拉重物上升時，滑輪會轉動，而且會隨著上下移動位置。

p34討論：
1.根據實驗結果，使用定滑輪拉動重物時能省力嗎？
*使用定滑輪不能省力，只是改變力的方向，達到操作的便利性。
2.手拉動繩子的長度和重物移動的距離相同嗎？
*使用定滑輪，砝碼上升的距離和手拉繩子的距離是一樣的。
3.說說看，重物移動的方向和手拉繩子的方向一樣嗎？
*重物移動的方向向上，手拉繩子的方向是向下。


定滑輪為何不能省力(也不費力)？
*從定滑輪的裝置，可以找出槓桿的三個力點。滑輪中心是支點，掛重物的一端是抗力點，手施力的一端是施力點，抗力臂和施力臂皆為滑輪半徑，所以一樣長，依據槓桿原理，抗力臂等於施力臂，不省力也不費力。

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使用動滑輪工作時會怎樣呢？
*會較省力，但是操作時重物上升的方向與手拉繩子的方向相同，使用上比較不方便。

討論：
1.根據實驗結果，使用動滑輪拉動砝碼時能省力嗎？
*動滑輪可以省力，愈多動滑輪是不是愈省力？ 答：是的，但或許操作的不便性也會增加。
2.手拉動繩子的長度和重物移動的距離有什麼差異？
* 物體上升的高度是手拉動繩子長度的一半。例如：手拉動繩子20公分，重物約只上升10公分。
3.說說看，重物移動的方向和手拉繩子的方向一樣嗎？
* 手拉繩子的方向和物體上升的方向相同。

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如果將定滑輪和動滑輪結合在一起，操作時會有怎樣的效果呢？
*定滑輪無法省力，但具有操作方便的特性；使用動滑輪工作，可以省力，不過在操作上卻不方便，結合兩者，可以具有操作方便且省力的效果。


*生活中使用定滑輪或動滑輪的裝置：升降式晒衣架有定滑輪和動滑輪的組合；百葉窗簾有定滑輪；起重機具有定滑輪和動滑輪互相配合，是將定滑輪和動滑輪結合組裝，使用的滑輪數目或是組合方式不同，會有不同的使用效益。

阿基米得相關網站

1.維基百科~阿基米得：
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%98%BF%E5%9F%BA%E7%B1%B3%E5%BE%97

2.槓桿原理的發現：
http://pei.cjjh.tc.edu.tw/~pei/nature/history/history_5.htm

3.中國古代機械工程：
http://www.chiculture.net/0811/html/b01/0811b01.html