自然科

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。

水的沸騰是一個很平常的現象，但卻隱藏了許多深奧的學問。本研究配合牛頓版自然與生活科技第五冊第三單元奇妙的水，第六冊第一單元物質與熱，延伸深入探索水的沸騰現象，觀察水加熱時氣泡的大小變化、上升的速率及路徑、不同氣壓下的沸騰溫度等，並試圖以強制氣泡的大小和冒泡的頻率來測量水溫，最後發現容積固定的燈泡球內，氣體熱脹冷縮的體積、壓力都隨著溫度而成比例變化，因而成功的自製一個玻璃球氣體溫度計，搭配毛細管則靈敏度更高。

製作一個可以由底部排水，而不會降低水位的實驗設備，觀察水位與流量流速的變化，探討水產生力量的問題。雖然水柱愈高流速愈大，兩者並不是呈現線性關係（等比例關係），但流速平方與水柱的高度，則呈現良好的線性關係。雖然出水管徑愈大流量也愈大，但是流速卻很接近，所以流速應該與水位高低有明顯的關係。發現水管摩擦力的影響很大，流速愈快時，水管的摩擦力增大許多，想知道維持相同的流量，增長水管需要提高多少水位才能抵消摩擦力，結果流速增加 2 倍，摩擦力確增加 4.8 倍，流速與摩擦力約為平方關係。由連通管實驗，也證明水位高度差與流速的關係。最後我們探討水的力量應用在推動水車，水車槳葉型式很重要，而且與流速流量密切相關。

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。

我們利用雷射光測量微小位移的方法，配合太陽能板及電腦，組合成弦振動的量測系統，以 Gold Wave 軟體把訊號展開來分析聲音的頻率、音量、音色。我們驗證了弦振動頻率與弦長成反比，弦越緊、越細則弦振動頻率越高，藉由調整弦長可容易的找出音階。我們發現振幅越大音量越大，在相同力量撥弦下，弦越長、越鬆、越細所撥弦的振幅會越大，音量也就越大。此外，我們研究發現同樣的弦音色會相同，音色是由基音及幾個泛音所組成的。最後，我們利用研究結果，設計了一些光通訊系統裝置。

台灣目前並未分佈的『黃鉤粉蝶』是研究主題的主角----我們尋找黃鉤粉蝶及其他種類蝴蝶在馬祖--南竿地區的棲息地點，並且從卵開始，學習飼養黃鉤粉蝶的幼蟲，佈置適合牠的居處環境，學習辨別牠和其他常見粉蝶不同的地方，同時知道怎樣辨識黃鉤粉蝶雌、雄的方法，及牠們的生活習性，了解目前黃鉤粉蝶為什麼會出現在馬祖，以及牠所遭受到的生存危機。除此之外，研究過程中發現到一些馬祖地區的特別種蝴蝶，我們進行拍照、比對，得以對蝴蝶有進一步的認識。

由一次通電的觀察實驗中發現到鹽水在通電後會出現氣泡，進而衍生接續的電解食鹽水實驗。作品的各個實驗不斷尋求電解時電極的材質、距離、電壓的大小、食鹽水濃度、多寡的最佳狀態，俾使實驗對漂白作用的證實，進而完成基本漂白機的製作。實驗中闡述科學的學理驗證，並朝應用方向邁進！

本研究使用自製重力震盪器、十種的沙子、不同形狀、密度的紙模型、不同形狀的盛裝容器、保麗龍球與鉛等，來探究埋在沙子裡的石頭會浮出沙面的原因。研究一以沙子加水與未加水進行震盪研究，發現本實驗與沉積作用不同。研究二利用重力震盪器進行震盪，發現震盪高度越高、沙子厚度越薄，石頭較易浮出。研究三、四、五、六、七針對埋入的物體，改變外型、密度、體積、體積比沙子小與埋藏位置等方法進行研究。發現當物體為球體、密度小、體積大、埋藏在中央較易浮出。研究八以不同形狀的盛裝容器與不同材質的容器內壁進行實驗。發現不加內襯的正方形容器較易讓保麗龍球浮出。研究九以保麗龍球、鉛片與鉛丸進行實驗，驗證我們的研究結果。

本研究在探討水的沸騰現象，觀察水加熱時氣泡的大小變化、上升的速率及路徑、不同氣壓下的沸騰溫度等，並試圖以強制氣泡的大小和冒泡的頻率來測量水溫，最後發現容積固定的燈泡球內，氣體熱脹冷縮的體積、壓力都隨著溫度而成比例變化，因而成功的自製一個燈泡玻璃球氣體溫度計和微溫度計，準確又實用。。

本實驗主要在發現與證實含羞草在未受觸發、未進入睡眠狀態下，輕微的運動情形，我們稱之為「伸懶腰運動」。藉由自行研發、製作小機器(以下稱為「快門手指」)的幫助，本實驗發現了含羞草不易被人發覺的輕微搖擺運動，而且在給予光線照射的情形下，含羞草會改變睡眠運動的時間，光的顏色不同，改變的程度也不同。其他如含羞草在充滿煙的環境中的表現、不同水質種植的含羞草生長情形、觸發之後的復原時間、處於不同聲音環境中的不同搖擺狀況、碰觸酸鹼溶液的反應…亦有探討。