自然科

我們成功設計了「組合式」地動儀，兼具立桿式和懸吊式的特性，並研究各種變因和地震波對地動儀的影響。在我們模擬的地震波中，以水平分力最多的雷利波成功撞擊機率最高。我們發現所有地動儀有共同難題，例如：中柱擊中兩個八道的中央時會一次撞落兩個鋼珠，或中柱來回擺盪撞擊而擊落兩個鋼珠，而且因每個牙機均獨立，當鋼珠已掉落一顆時，不能防止另一顆鋼珠掉落。我們對於馮銳認為張衡的地動儀應是「懸吊式」的看法存疑，因為懸吊式的中柱無法避免來回擺盪而發生兩次撞擊。我們提出內旋輪線(hypotrochoid)的模型觀念嘗試來解釋各種撞擊情形。

2004年4月我們在汐止翠湖看到兩隻不知名的蝴蝶，拍照與詢問後，發現是1997年被紀錄的外來種蝴蝶--串珠環蝶。為進一步瞭解，從2005年12月起到翠湖密集觀察紀錄，採集部分幼蟲於校園設立蝶園飼養，使用標記的方式，搭配拍照與錄影，詳細紀錄生活史，探討與寄主植物的關係，觀察天敵，至今已六個世代交替，發現串珠環蝶一年約四個世代，以幼蟲(五～七齡)越冬，部分雌雄蝶曾多次或重複交配，雌蝶只在部分寄主植物產卵。野外的寄主植物有平柄菝?、船仔草，替代寄主植物有山棕、假菝?、菝?和台灣芭蕉，蝶園的寄主植物則更多樣。在蝶園中的主要天敵是蜘蛛。串珠環蝶目前在基隆、瑞芳、汐止和內湖山區形成穩定族群，是否會影響台灣本土生態，應持續關心。

研究：土地為何會產生龜裂？同樣乾燥無水的土地為何有些地會龜裂，有的不會龜裂？為何形成龜裂的土塊大小、裂痕寬度、裂痕口深度會不同？研究結果：從調查後勁溪、滾水坪、烏山頂和萬丹泥火山的龜裂土地及用同面積、不同厚度土塊及同厚度、不同面積的溼泥進行日曬，觀察龜裂的形成。泥地因日曬水分蒸發，體積縮小，並且由於表層乾縮速度和底層不同，於是產生龜裂現象。持續的日曬，裂痕會越來越多，龜裂形成的土塊也越來越多。越厚的泥塊和越大面積的泥塊，形成龜裂的泥塊也越大，裂痕寬度較寬，裂痕口深度也較深。龜裂泥塊的形狀以四邊形和五邊形較多。風乾、曬乾、燒乾、烤乾都能造成泥塊的龜裂。將龜裂土塊泡水、灑水、沖水都能造成龜裂的消失。

因為讀數論的同餘方程時，看到許多一元二次同餘方程的解法，又在不定方程中遇到ax2 + by2 = k 這樣的題目，使我開始思考這個問題。

冬天時，教室的門窗該如何開關，才能使得教室內的溫度驟降最少且教室內空氣流通，讓學生和老師不會受冷風侵襲又可以安心又舒適的在教室教與學呢？我們將教室區別為上半部和下半部，無人的上半部希望對流旺盛；下半部則希望降溫緩和，避免位於下半部的老師和學生感到寒冷。並分別考慮無風時，空氣自然對流的狀態以及東北季風時，風從教室右邊向教室吹襲的強制對流狀態。經由實驗與數據的分析結果，我們得知在冬天無風的自然對流狀態下，以下課十分鐘的時間考量，開門窗方式以打開教室兩邊的上排的窗戶為最佳的選擇；而在東北季風盛行，風從教室右邊吹向教室的強制對流的狀態下，以十分鐘後的時間考量，打開教室兩邊的上排的窗戶仍是適合的開窗方式。因此冬天不論有風或無風，想要教室內空氣流通，又不希望溫度驟降，最適合的開窗方式為打開「兩邊上排的的窗戶」。

從發現銀條斜線天蛾那一刻起，我們開始搜尋有關於銀條斜線天蛾的資料；並調查校園其食草植物的分布情形。將食草盆栽放在生態食草植物旁仔細觀察、耐心等待並紀錄其產卵日期，並將生態園裡發現的卵每天觀察紀錄。卵經過四、六天後開始孵化成一齡幼蟲，在經過四次脫皮成五齡幼蟲；我們將其過程一一拍照紀錄下來。最後幼蟲潛入土中表層利用葉子吐絲作蛹室等待蛻皮化蛹，再經過十天的耐心等待；那一隻隻有著大眼睛形狀猶如噴射戰鬥機的天蛾終於破蛹而出，讓人既高興又興奮覺得所有的努力都沒有白費。並願將那一張張珍貴的照片與觀察所得和所有的同好分享。

泡水的圖畫紙有了不一樣的顏色變化，引起了我們研究的興趣。我們先從紙的吸水力開始，接著來找出哪些紙可以讓顏色跑出來、哪些顏料會有顏色跑出來，再針對不同的顏色分析做觀察。最後，探討不同溶液會不會對色層分析的顏色改變及速度會不會有影響。來一探究竟，看看泡水的圖畫紙為什麼顏色會不一樣。

藉由蒐集不同底部類型的紙盒，觀察紙盒底部結構，發現可將紙盒底部的組裝方式分成兩大類：（一）底部僅以鑲嵌方式組裝；（二）底部須以膠水或膠帶黏貼。經過觀察並共同討論後，發現以鑲嵌方式組裝的紙盒用途非常廣泛，載重力的範圍也很大，而且符合環保再利用的理念，所以我們決定這次的研究方向為「紙盒的底部結構對載重力的影響」。研究過程有「紙盒底部結構載重力測試」、「不同形狀、大小的底部紙盒對載重力的影響」、「鑲嵌處邊角對載重力的影響」。未來可以再探討以下幾個主題：載重力最好的鑲嵌處比例應為何？是否可以找出簡單的計算方式；找出容易組裝的邊角角度、裁切方式；紙盒結構與成本的關係；設計不同功能的紙盒。

龍潭中豐路上這口遠近馳名，已經冒水一百多年的湧泉「泉水空」，是人人好奇的自然景觀，老師上課也常以它為例加以說明。前年我們探測泉水空的灌溉分布與流量，結果獲得不少迴響，今年96年及97年我們再進一步的探測泉水空湧泉的形成機制，了解龍潭地區的地質及地下水流動分布的情況。經過將近一年的探測，我們終於揭開它神秘的面紗，對於泉水空湧泉的形成機制，龍潭地區的地質概況及地下水流動分布情形，有了清楚的認知，同時也進一步加以證實了龍潭人代代相傳的故事。

在番石榴葉背上發現的棉絮多為透明、捲曲狀，將棉絮撥開發現一種黃色、橢圓形的小動物，會分泌絲狀物。小動物的成蟲是一種小白蛾，具趨光性，早上日出時會繞著番石榴樹飛行，會在番石榴葉背留下白色、螺旋形的絨毛，裡面有卵，會孵化成小動物。溫度對小動物和小白蛾很重要，牠們的生長適溫約在 20℃~30℃之間，若溫度過低小動物會分泌大量棉絮來禦寒；溫度過高，棉絮則大量的減少，小動物的數量也會減少。小動物吸食汁液對會番石榴的葉片、花苞、莖、果實等造成危害，可用瓢蟲來進行生物防治。小動物排出的汁液所造成的黑色物質堆積在葉面會影響番石榴樹行光合作用，可用肥皂水清除。危害番石榴已久的小動物和小白蛾，最後發現是【番石榴螺旋粉蝨】，是番石榴樹的一大害蟲。