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甘油折射率與臨界角之測定

2020-08-17T17:49:12Z

呂承新：已建立頁面，內容為 "<table style='border:none'> <tr> <td style="vertical-align:text-top;"> <font size="4">利用所提供的器材，測量甘油的折射率以及全反射角。</font>…"

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">利用所提供的器材，測量甘油的折射率以及全反射角。</font>

<font size="4"></font>
</td>
<td rowspan="2">

<div style="border-style: double;">
實驗材料：
*1. 直桶 1根
*2. 鐵架 2座
*3. 三叉夾 3個 (一大兩小)
*4. 三叉夾與鐵架之轉接頭 3個
*5. 甘油 500ml
*6. 雷射筆(含電池) 1支
*7. 棉線 1捲
*8. 膠帶 1捲
*9. 螺帽 (鉛錘) 2顆
*10. 長尺(30cm) 2支
*11. A4白紙 10張
*12. 剪刀 1把

</div>

</td>
</tr>
<tr>
<td>
</td>
</tr>
</table>
<hr>
==現象說明==
當光束由空氣進入介質時，入射角與反射角會滿足Snell’s Law。Snell’s Law的公式為n1 x sinθ1 = n2 x sinθ2，n1與n2分別代表光在入射與折射介質的折射率，θ1與θ2分別代表光的入射角與折射角。若n1 > n2 則當θ1等於某一特定角度時會使θ2等於90度。此一特定角度稱為臨界角。當θ1≧臨界角時會產生全反射。

==探究問題==

* 2.1 觀察光進入未知溶液後光徑會如何偏折，並說出造成此現象之原因。
*2.2 如果再加入更多的未知溶液使液面提高，光徑會如何改變，可以用什麼原理去解釋。
*2.3 如果一直增加入射角度，最後光徑會如何改變?
==實作項目==
* 3.1 實驗一(甘油折射率)
** 3.1.1 固定雷射高度h2，接著取適量甘油倒入直桶，並確定液面高度h1。並量測雷射高度h2。在直筒下方擺一直尺以便測量未經折射的光距離X1，擺入裝有甘油之容器，雷射經折射後的光與入射光投影原點距離X2。測量得知後紀錄之。改變數組不同的入射角θi並測量分別的X1、X2。藉由幾何原理，求得相關所需數值。

** 3.1.2分析實驗結果

* 3.2 實驗二(測得全反射角)
** 3.2.1 取一直桶倒入適量甘油並固定於鐵架上。於管壁用膠帶黏上一條棉線，並在棉線尾端綁上重物(本實驗以螺帽代替)，作為鉛垂使用。在直桶的底部打入雷射光，並慢慢傾斜直桶(注意:雷射光必須垂直入射桶內)，觀察雷射光的折射，並在折射光恰巧消失時，固定直桶。

** 3.2.2分析實驗結果
==分析與結論==
* 4.1 利用Snell’s Law 推導，光線由折射率為n1的介質入射至折射率為n2的介質之臨界角與n1與n2的關係。
*4.2 平板的折射率為n1，平板周圍介質折射率為n2，光線由A點入射至平板內，折射光由B點射出平板。試問光線是否能在B點達到全反射，試說明原因。

==教學目標與評量==

*5.1 更熟悉折射定律和了解司乃爾定律。
*5.2 了解全反射出現之條件並且觀察其現象。
*5.3 可以藉由觀察實驗並且找出適當的兩物理量求出折射率。

==參考資料==
* 1. 臺灣省彰雲嘉區九十九學年度高級中學數理及資訊學科能力競賽

利用水溶液折射找出折射率

2020-08-03T03:10:44Z

呂承新：/* 參考說明 */

利用水溶液折射找出折射率

2020-08-03T03:09:55Z

呂承新：已建立頁面，內容為 "<table style='border:none'> <tr> <td style="vertical-align:text-top;"> <font size="4">利用成像在溶液底部的位置測量出溶液折射率</font> <font siz…"

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">利用成像在溶液底部的位置測量出溶液折射率</font>

<font size="4"></font>
</td>
<td rowspan="2">

<div style="border-style: double;">
實驗材料：
*1. 凸透鏡 1個
*2. 固定鐵架座 1座
*3. 壓克力筒 1個
*4. 三叉夾（小） 1支
*5. 手電筒 1支
*6. 固定夾 4個
*7. 鐵棒 2支
*8. 方格紙 3張
*9. 直尺 1支
*10. 量角器 1個
*11. 膠帶 1捲
*12. 剪刀 1支
*13. 抹布 1塊
*14. 橡皮擦 1個

</div>

</td>
</tr>
<tr>
<td>
</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 現象說明 ==
當光從物體出發經過凸透鏡，當物距大於焦距時可在透鏡後產生實像，其物距p、像距q與焦距f可用以下的公式描述

1/p + 1/q = 1/f

若物體經由凸透鏡投影在折射率為n的液體中，則成像平面將會往後移動，此移動的距離和液體的折射率有關，如(b)圖所示

(a)圖物體經由凸透鏡產生的成像與物距、像距的關係(b)當實像投影在液體中(也就是部分像距在液體中)，成像平面會往後移動

== 探究問題 ==

*2.1 思考在凸透鏡和屏幕中間放置一溶液焦點會如何改變，請畫圖並思考為什麼。
*2.2 思考改變液面與透鏡間距離後焦點會如何改變。

== 實作項目 ==
*3.1將些微待測溶液注入燒杯，並紀錄屏幕到液面的高度。移動光源和凸透鏡，此時光源到凸透鏡的距離固定不變即移動鐵棒，直到溶液中屏幕的成像清晰，並紀錄透鏡到液面距離。增加在燒杯內的待測溶液，直到溶液中屏幕的成像模糊，並記錄屏幕到液面高度。調整透鏡至屏幕的距離，直到溶液中屏幕的成像清晰，並紀錄透鏡到液面距離，並且重複測量之。
**3.1.1 x : 液面高度差，y : 透鏡到液面距離之差。
第一次量測

第二次量測

第三次量測

:*3.1.2取液面高度差與透鏡到液面距離的差做回歸曲線，其斜率為溶液折射率。

== 分析與結論==

*4.1 光源是否為平行光對結果有無影響
*4.2 光源是否為點光源對結果有無影響。
*4.3 實驗結果所得之折射率為哪種水溶液。

== 教學目標與評量==

*5.1 由數據分析及適當的物理去測量待測液體的折射率。
*5.2 了解斯乃爾定律的應用。
*5.3 認識薄透鏡成像公式。

==參考資料==
*1.101年度彰嘉區學科能力競賽實驗題

==參考說明==
101年度彰嘉區學科能力競賽實驗題參考解答
實驗目的：
利用成像在溶液底部的位置測量出溶液折射率
原理：
設為透鏡焦點到液面的距離，為液面到屏幕的距離，為透鏡到液面的距離，n air為空氣的折射率，n liq 為液體的折射率。
，
當 >> >>
，，( = )
，

將物距P固定，因為成像公式 1/p+1/q=1/f ，所以若焦距 f 不變像距也會跟著固定
設q為在空氣中的像距
令為加入液體之後的成像到透鏡的距離，
此時的像距 q= + ..........................................................(1)

今再加入額外的液體用來改變液面到透鏡的距離，
設為液面到屏幕距離改變後的像距，
、為液面到屏幕距離改變後的值， .
此時的像距 q= + ........................................................(2)
將(2)式減(1)式可得到

x : 液面高度差
y : 透鏡到液面距離之差
最後為做回歸曲線，空氣折射率n=1帶入上式即可得知溶液折射率。

實驗步驟：
將器材依圖(2)架設，將光源和凸透鏡固定於同一根鐵棒(下面稱為鐵棒A)，並將珍珠板固定於杯底作為屏幕。
將些微待測溶液注入燒杯，並紀錄屏幕到液面的高度。
移動光源和凸透鏡，此時光源到凸透鏡的距離固定不變即移動鐵棒A，直到溶液中屏幕的成像清晰，並紀錄透鏡到液面距離。
增加在燒杯內的待測溶液，直到溶液中屏幕的成像模糊，並記錄屏幕到液面高度。
調整透鏡至屏幕的距離，直到溶液中屏幕的成像清晰，並紀錄透鏡到液面距離。
重複步驟４～５數次。
取液面高度差與透鏡到液面距離的差做回歸曲線，其斜率為溶液折射率。

球形透鏡成像之探究

2020-05-14T15:03:41Z

呂承新：已建立頁面，內容為 "<table style='border:none'> <tr> <td style="vertical-align:text-top;"> <font size="4">薄透鏡是理想簡化的情況,就好比理想氣體一般,在現實世界…"

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">薄透鏡是理想簡化的情況,就好比理想氣體一般,在現實世界中是不存在的,因為真實的透鏡都是厚透鏡。因此薄透鏡公式就如同理想氣體狀態方程式一樣,是非常簡化近似的公式。</font>

<font size="4"></font>
</td>
<td rowspan="2">

<div style="border-style: double;">
實驗材料：
*1. 不同半徑球型燒瓶三個
*2. 雷射筆一支
*3. LED筆一支
*4. 鐵架附鐵夾一套
*5. 游標尺一支、50cm直尺一支
*6. 壓克力板三片
*7. 夾子四個、膠帶一卷
*8. 橡皮筋三條
*9. 剪刀一把
*10. 油性細字速乾筆一支
*11. 蠟紙一張
*12. 白紙三張
*13. 方格紙三張
*14. 塑膠盆一個
*15. 工程計算機一臺

</div>

</td>
</tr>
<tr>
<td>
</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 現象說明 ==
在本實驗將使用球形燒瓶裝水形成球形透鏡,虎克(Robert Hooke)於西元1665年正是使用此種水瓶透鏡將燈光聚焦在其顯微鏡樣品臺上,又雷文霍克(Antoni Van Leeuwenhoek)於西元1674年所發明的顯微鏡僅使用一顆小玻璃珠做為其透鏡。很明顯的薄透鏡公式已不可能做為球形透鏡的近似公式,因此本實驗就是要學生從球形透鏡的成像實驗量測及數據分析得到其適用之厚透鏡公式。

== 探究問題 ==

*2.1 思考一薄透鏡成像與其物體的位置關係。。
*2.2 思考要如何去找到一透鏡之焦點。
*2.3 試著畫出厚透鏡和球形透鏡成像圖。

== 實作項目 ==
*3.1先在蠟紙上畫標記,將其貼於光源射出口,燒瓶的球形部份裝滿水,然後適當裝置所需器材,將其裝置圖繪於實驗報告上。如此即可對各燒瓶進行成像實驗,分別記錄『物距』p及『像距』q並且測量各燒瓶的『焦距』f及半徑r。
**3.1.1燒瓶1
**3.1.2燒瓶2
**3.1.3燒瓶3
**3.1.4將所測得之p、q及f代入厚透鏡公式中即可解二次方程式求出h值,將每一組數據所求出之h值求平均值及誤差再代回厚透鏡公式中即可繪出1/(p+h)對1/(q+h)之數據圖及最佳符合直線。

== 分析與結論==

*4.1 說明如何由數據分析及適當的物理判斷得到最可能的厚透鏡公式?其公式為何?對於不同半徑r的水瓶,其公式是否會有差異?
*4.2 對三個水瓶所測得的焦距f分別為何?
*4.3 水瓶玻璃本身會對實驗有何影響?試討論之。
*4.4 在進行此一球形透鏡成像實驗時有那些因素會影響實驗的成敗?試討論之。

== 教學目標與評量==

*5.1 由數據分析及適當的物理判斷得到最可能的厚透鏡公式
*5.2 了解一般薄透鏡的成像原理。
*5.3 認識後透鏡成像公式。

==參考資料==
*1.101學年度高中學科能力競賽物理科決賽

光的三原色與簡易光譜儀

2020-04-26T15:47:39Z

呂承新：空白的頁面

我的章魚轉不停

2020-04-01T16:24:50Z

呂承新：已建立頁面，內容為 "<table style='border:none'> <tr> <td style="vertical-align:text-top;"> <font size="4">藉由觀察一個具特殊功能的小章魚浮沉子，推論此設計的緣…"

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">藉由觀察一個具特殊功能的小章魚浮沉子，推論此設計的緣由。進而利用簡易身邊器材，複製出一隻全功能小章魚浮沉玩具。末了，更進一步的創意解決了如何讓章魚轉不停以解決章魚旋轉時，腳腳內縮的難題。</font>

<font size="4"></font>
</td>
<td rowspan="2">

<div style="border-style: double;">
實驗材料：
*1. 小章魚浮沉玩具
*2. 轉不停陀螺材料包
*3. 旋風珠材料包

</div>

</td>
</tr>
<tr>
<td>
</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 現象說明 ==

== 探究問題 ==

*2.1本活動第一個目標為｢以吸管自製全功能浮沉小章魚｣，請觀察並記錄章魚有哪些特異功能並猜想可能原因:

== 實作項目 ==
*3.1 水的比重測量，對不同且已知體積的水作秤重，並且計算出其密度。
**3.1.1

*3.3 藉由觀察以下與磁力相關的活動並思考其原因。
**3.2.1

*3.2 曹沖秤象大賽
**3.3.1 一指神功
**3.3.2 雙珠戀
**3.3.3 三磁難題
**3.3.4 轉不停指南針
**3.3.5 觀察小馬達

*3.4 我的陀螺轉不停。
**3.4.1 經過上個活動的經驗，來思考為什麼陀螺可以一直地轉動

== 分析與結論==

*4.1 學生對浮沉子浮沉的概念可以歸納成以下階段: 壓力直接造成→重量變化或體積變化→阿基米得原理
*4.2 轉不停陀螺為何需要開關?為何電路接通，LED形成迴路但並未發光?陀螺如何轉不停?一旦開始旋轉，LED為何又開始閃亮?
*4.3 分析IYPT-旋風珠運動，為何珠子穩定旋轉後會單珠旋進?角度會受那些變因影響呢?

== 教學目標與評量==

*5.1 我們藉由觀察並實作一隻全功能章魚浮沉子來理解運作概念以及設計原理。
*5.2 如何讓章魚轉不停呢 ?搭配轉不停陀螺套件即可創造一種全新功能的設計。
*5.3 分析剛體旋轉運動特徵，探究諸如雞蛋旋轉、倒立陀螺等等旋轉運動的原理!

==參考資料==
*1.陳坤龍老師-章魚轉不停探究與實作

利用光源投影測量表面張力

2020-03-08T14:20:20Z

呂承新：/* 參考說明 */

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4" color="blue">利用喇叭在液體表面產生毛細波(capillary wave)並利用光源投影的方式測量波長進而求得表面張力。</font>

<font size="4"></font>
</td>
<td rowspan="2">

<div style="border-style: double;">
實驗材料：
*1.7吋喇叭 1個
*2.雙面膠(勿貼在隔板上)與無痕膠帶各1 卷
*3.訊號產生器1 台
*4.壓克力盒1 個
*5.壓克力板1個
*6.計算機1 台
*7.尺1 個
*8.白紙5 張
*9.漆包線1條
*10.支架2 組包含菱形夾與三叉夾各2 個
*11.BNC 線1 條
*12.電源線1 條
*13.木塊 14個
*14.燈源1個
*15.剪刀1 把
*16.抹布1 條
*17.塑膠收納盒1 個

</div>

</td>
</tr>
<tr>
<td>
</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 現象說明： ==

<img style="height:20%;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6d/%E5%88%A9%E7%94%A8%E5%85%89%E6%BA%90%E6%8A%95%E5%BD%B1%E6%B8%AC%E9%87%8F%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BC%B5%E5%8A%9B-4.jpg'/>　<img style="width:50%;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/59/%E5%88%A9%E7%94%A8%E5%85%89%E6%BA%90%E6%8A%95%E5%BD%B1%E6%B8%AC%E9%87%8F%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BC%B5%E5%8A%9B-3.jpg'/>

== 探究問題：（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==

*2.1思考點波源在水中如何形成水波。
*2.2思考毛細波與繩波的共通點。
*2.3思考繩波波長的定義與測量。
*2.4思考毛細波波長的定義與測量。
*2.5思考如何藉由投影的方式得到毛細波波長。

== 實作項目 ==
*3.1試著取適當的物理量，線性回歸出表面張力
**3.1.1實驗數據圖
<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/87/%E5%88%A9%E7%94%A8%E5%85%89%E6%BA%90%E6%8A%95%E5%BD%B1%E6%B8%AC%E9%87%8F%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BC%B5%E5%8A%9B-2.png'/>
:*3.1.2分析實驗結果

== 分析與結論==

*4-1 能藉由觀察公式來推論並分析出相關趨勢線。
*4-2 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有需要設計實驗與執行的項目。

== 教學目標與評量==

*5.1 利用現有器材資源，與學習到的知識。考驗學生能否融會貫通，以及取適當物理量來實驗分析。
*5.2 讓學生學習科學素養，即探究現象，最後精緻化結果。

==參考資料==
Problem for the IYPT 2014 http://iypt.org/Home

==參考說明==
*2.1思考點波源在水中如何形成水波。
:藉由示範影片中以常見的點波源去擾動水面形成水波，再進而引導學生認識到水波的形成主要原因，主要是因為水分子彼此間之吸引力所引起的表面張力。

*2.2思考毛細波與繩波的共通點。
:手拉動繩子產生繩波，如同這實驗的漆包線拉動水波表面產生水波，表面張力波其實就類似水面上的漣漪，產生原因也包含表面張力，如同上下振動繩子產生繩波一般，繩波波速和繩張力、線密度相關，漣漪的波速也和表面張力、液體密度相關。

*2.3思考繩波波長的定義與測量。
:複習過去所學波的單元內容，引導學生說出波的構造有波峰、波谷、振福，再進而得出兩波峰或者兩波谷間的距離為繩波波長。

*2.4思考毛細波波長的定義與測量。
:由於毛細波在水表面傳遞會造成水面上下震盪，將相鄰且有相同的震盪相位的波連線會形成一波前，兩相鄰波前之距離就剛好為毛細波波長。

*2.5思考如何藉由投影的方式得到毛細波波長。
:將一光源擺放於水波槽下方並將一白紙至於水波槽上方，當光源透過波谷時會匯聚在白紙上形成亮紋，則當光源透過波谷時會發散所以在白紙上形成暗紋，再去量測所觀測到之兩亮紋或兩暗紋間距就可以得毛細波波長。

*3.1 試著取適當的物理量，線性回歸出表面張力
**3.1.1 實驗數據圖
<img style="width:700px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/56/%E5%88%A9%E7%94%A8%E5%85%89%E6%BA%90%E6%8A%95%E5%BD%B1%E6%B8%AC%E9%87%8F%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BC%B5%E5%8A%9B1.png'/>

:*3.1.2 分析實驗結果
::表面張力實驗值= 0.07 N/m，30°C 條件下理論值=0.0710 N/m，誤差1.41%

簡諧振盪與重力加速度

2020-03-08T14:16:25Z

呂承新：/* 7. 參考說明 */

<s4e>
pid=249
show=原始設計者;簡介
</s4e>

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">藉由觀察壓克力管內水位改變並與彈簧之簡諧震盪做連結，進而求出重力加速度g值。</font>

<font size="4"></font>
</td>
<td rowspan="2">

<div style="border-style: double;">
實驗材料：
*1. 壓克力管1支
*2. 水桶1個
*3. 浮標1個
*4. 皮尺1條
*5. 碼表1個
*6. 白紙若干張
*7. 膠帶1捲
*8. 剪刀1支
*9. 原子筆1支

</div>

</td>
</tr>
<tr>
<td>
</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 1.現象說明==
<videoflash>uAw1CsRBXbs</videoflash>

== 2.探究問題（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==

*2.1思考彈簧壓縮和伸長時的內部受力情形。
*2.2思考壓克力管內水位變化時內部受力情形。
*2.3思考壓克力管內水位變化時與彈簧收縮時的共通點。
*2.4思考壓克力管內水位震盪週期如何測量。

== 3.實作項目==
*3.1 設計出一項實驗，得出水柱震盪半週期。
**3.1.1實驗數據圖
<img style="width:50%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6b/%E7%B0%A1%E8%AB%A7%E6%8C%AF%E7%9B%AA%E8%88%87%E9%87%8D%E5%8A%9B%E5%8A%A0%E9%80%9F%E5%BA%A61.png'/>

**3.1.2 分析實驗結果

*3.2 試著取適當的物理量，線性回歸出重力加速度
**3.2.1實驗數據圖
<img style="width:50%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a8/%E7%B0%A1%E8%AB%A7%E6%8C%AF%E7%9B%AA%E8%88%87%E9%87%8D%E5%8A%9B%E5%8A%A0%E9%80%9F%E5%BA%A62.png'/>
**3.2.2 分析實驗結果

== 4.分析與結論==

*4.1 能從前述所記錄數據與繪製的數據圖中，分析出相關趨勢，結論出可能之定性關係。
*4.2 能進一步從記錄之數據與繪製之數據圖中，粹取出相關重要物理量，進一步繪製關係圖，結論出定量關係式。
*4.3 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有額外需要設計實驗與執行的項目。

== 5.教學目標與評量==

*5.1 加深簡諧運動相關概念連結。
*5.2 利用現有器材資源，與學習到的知識。考驗學生能否融會貫通，以及取適當物理量來實驗分析。
*5.3 讓學生學習科學素養，即探究現象、提出假說、實驗證明假說，最後精緻化結果。
==6.參考資料==
[1] 臺灣省嘉義區107學年度高級中學數理及資訊學科能力競賽

==7. 參考說明==
*2.1思考彈簧壓縮和伸長時的內部受力情形。
藉由分析彈簧受力幫助學生複習彈力公式為Fk＝－kΔx，之後再去引導學生說出等號右邊之負號，是因為恢復力方向和伸長量相反，因此彈簧受力形變後會回復到原本未受力時的樣子。

*2.2思考壓克力管內水位變化時內部受力情形。
管內水的質量為m=lAρ，A為管子的截面積，ρ為水的密度，l為水管內之水柱高。當水到達最低點時此時的v為0，因此F=ma=lAρa；而－∆xAρ是管內水柱脫離平衡高度時質量的變化量。

*2.3思考壓克力管內水位變化時與彈簧收縮時的共通點。
在壓克力管中因為只有重力做功因此可得功W=∫▒〖FdS=〗 ∫▒〖mgdx=∫▒〖Aρxgdx=1/2 Aρgx^2=1/2〗〗 kx^2，可得壓克力管內水震盪之力常數k=Aρg，因m=lAρ所以得m/k=l/g帶入簡諧震盪周期公式T=2π√(m/k)=2π√(l/g)，又因水面下壓克力管總長度l可以表示為l=l_x+l_0，其中l_x為管內水面到平衡點之距離，l_0為最低點到管末端之距離，所以可得T=2π√((l_x+l_0)/g)又經過整理後可以得到l_x=(g/(4π^2 )) T^2-l_0。

*2.4思考壓克力管內水位震盪週期如何測量。
由於水柱從低點振盪至高點與高點振盪至低點所需之週期不一定相同，所以將各次的半週期分別作記錄。

*3.1 設計出一項實驗，得出水柱震盪半週期。

:*3.1.1實驗數據圖
<img style="width:50%" src="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a2/%E7%B0%A1%E8%AB%A7%E6%8C%AF%E7%9B%AA%E8%88%87%E9%87%8D%E5%8A%9B%E5%8A%A0%E9%80%9F%E5%BA%A63.png"/>

:*3.1.2分析實驗結果
因水面上下振盪時，由低點振盪至高點與高點振盪至低點所需之週期不一定相同，所以將各次半週期分別作記錄。發現第1個半週期與其他半週期之所需時間相差甚遠，視為極端值不列入數據處理。因此，將第2次半週期加上第3次半週期為一次完整振盪所需週期，第3次半週期加上第4次半週期為一次完整振盪所需週期，將這些數據平均後可得出下壓深度為10cm產生的簡諧振盪週期為0.83。

*3.2 試著取適當的物理量，線性回歸出重力加速度
:*3.2.1實驗數據圖

<img style="width:50%" src="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/64/%E7%B0%A1%E8%AB%A7%E6%8C%AF%E7%9B%AA%E8%88%87%E9%87%8D%E5%8A%9B%E5%8A%A0%E9%80%9F%E5%BA%A64.png"/>

:*3.2.2分析實驗結果
為了將l_x對T^2作圖並畫出回歸曲線，進一步改變不同的下壓深度l_x並量測其對應的週期。相同的下壓深度l_x重覆量測4次，從線性迴歸可以推得斜率為0.246，根據(5)可換算出量測之重力加速度為9.71 m/s2，誤差值為0.9%

簡諧振盪與重力加速度

2020-03-08T14:15:34Z

呂承新：/* 3.實作項目 */

<s4e>
pid=249
show=原始設計者;簡介
</s4e>

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">藉由觀察壓克力管內水位改變並與彈簧之簡諧震盪做連結，進而求出重力加速度g值。</font>

<font size="4"></font>
</td>
<td rowspan="2">

<div style="border-style: double;">
實驗材料：
*1. 壓克力管1支
*2. 水桶1個
*3. 浮標1個
*4. 皮尺1條
*5. 碼表1個
*6. 白紙若干張
*7. 膠帶1捲
*8. 剪刀1支
*9. 原子筆1支

</div>

</td>
</tr>
<tr>
<td>
</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 1.現象說明==
<videoflash>uAw1CsRBXbs</videoflash>

== 2.探究問題（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==

*2.1思考彈簧壓縮和伸長時的內部受力情形。
*2.2思考壓克力管內水位變化時內部受力情形。
*2.3思考壓克力管內水位變化時與彈簧收縮時的共通點。
*2.4思考壓克力管內水位震盪週期如何測量。

== 3.實作項目==
*3.1 設計出一項實驗，得出水柱震盪半週期。
**3.1.1實驗數據圖
<img style="width:50%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6b/%E7%B0%A1%E8%AB%A7%E6%8C%AF%E7%9B%AA%E8%88%87%E9%87%8D%E5%8A%9B%E5%8A%A0%E9%80%9F%E5%BA%A61.png'/>

**3.1.2 分析實驗結果

*3.2 試著取適當的物理量，線性回歸出重力加速度
**3.2.1實驗數據圖
<img style="width:50%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a8/%E7%B0%A1%E8%AB%A7%E6%8C%AF%E7%9B%AA%E8%88%87%E9%87%8D%E5%8A%9B%E5%8A%A0%E9%80%9F%E5%BA%A62.png'/>
**3.2.2 分析實驗結果

== 4.分析與結論==

*4.1 能從前述所記錄數據與繪製的數據圖中，分析出相關趨勢，結論出可能之定性關係。
*4.2 能進一步從記錄之數據與繪製之數據圖中，粹取出相關重要物理量，進一步繪製關係圖，結論出定量關係式。
*4.3 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有額外需要設計實驗與執行的項目。

== 5.教學目標與評量==

*5.1 加深簡諧運動相關概念連結。
*5.2 利用現有器材資源，與學習到的知識。考驗學生能否融會貫通，以及取適當物理量來實驗分析。
*5.3 讓學生學習科學素養，即探究現象、提出假說、實驗證明假說，最後精緻化結果。
==6.參考資料==
[1] 臺灣省嘉義區107學年度高級中學數理及資訊學科能力競賽

==7. 參考說明==
*2.1思考彈簧壓縮和伸長時的內部受力情形。
藉由分析彈簧受力幫助學生複習彈力公式為Fk＝－kΔx，之後再去引導學生說出等號右邊之負號，是因為恢復力方向和伸長量相反，因此彈簧受力形變後會回復到原本未受力時的樣子。

*2.2思考壓克力管內水位變化時內部受力情形。
管內水的質量為m=lAρ，A為管子的截面積，ρ為水的密度，l為水管內之水柱高。當水到達最低點時此時的v為0，因此F=ma=lAρa；而－∆xAρ是管內水柱脫離平衡高度時質量的變化量。

*2.3思考壓克力管內水位變化時與彈簧收縮時的共通點。
在壓克力管中因為只有重力做功因此可得功W=∫▒〖FdS=〗 ∫▒〖mgdx=∫▒〖Aρxgdx=1/2 Aρgx^2=1/2〗〗 kx^2，可得壓克力管內水震盪之力常數k=Aρg，因m=lAρ所以得m/k=l/g帶入簡諧震盪周期公式T=2π√(m/k)=2π√(l/g)，又因水面下壓克力管總長度l可以表示為l=l_x+l_0，其中l_x為管內水面到平衡點之距離，l_0為最低點到管末端之距離，所以可得T=2π√((l_x+l_0)/g)又經過整理後可以得到l_x=(g/(4π^2 )) T^2-l_0。

*2.4思考壓克力管內水位震盪週期如何測量。
由於水柱從低點振盪至高點與高點振盪至低點所需之週期不一定相同，所以將各次的半週期分別作記錄。

*3.1 設計出一項實驗，得出水柱震盪半週期。

:*3.1.1實驗數據圖
<img style="width:50%" src="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9d/%E7%B0%A1%E8%AB%A7%E9%9C%87%E7%9B%AA%E8%88%87%E9%87%8D%E5%8A%9B%E5%8A%A0%E9%80%9F%E5%BA%A6_03.png"/>

:*3.1.2分析實驗結果
因水面上下振盪時，由低點振盪至高點與高點振盪至低點所需之週期不一定相同，所以將各次半週期分別作記錄。發現第1個半週期與其他半週期之所需時間相差甚遠，視為極端值不列入數據處理。因此，將第2次半週期加上第3次半週期為一次完整振盪所需週期，第3次半週期加上第4次半週期為一次完整振盪所需週期，將這些數據平均後可得出下壓深度為10cm產生的簡諧振盪週期為0.83。

*3.2 試著取適當的物理量，線性回歸出重力加速度
:*3.2.1實驗數據圖

<img style="width:50%" src="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/88/%E7%B0%A1%E8%AB%A7%E9%9C%87%E7%9B%AA%E8%88%87%E9%87%8D%E5%8A%9B%E5%8A%A0%E9%80%9F%E5%BA%A6_04.png"/>

:*3.2.2分析實驗結果
為了將l_x對T^2作圖並畫出回歸曲線，進一步改變不同的下壓深度l_x並量測其對應的週期。相同的下壓深度l_x重覆量測4次，從線性迴歸可以推得斜率為0.246，根據(5)可換算出量測之重力加速度為9.71 m/s2，誤差值為0.9%

簡諧振盪與重力加速度

2020-03-08T14:14:45Z

呂承新：/* 2.探究問題（此為引導，學習者必須要提出合理的假說） */

<s4e>
pid=249
show=原始設計者;簡介
</s4e>

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">藉由觀察壓克力管內水位改變並與彈簧之簡諧震盪做連結，進而求出重力加速度g值。</font>

<font size="4"></font>
</td>
<td rowspan="2">

<div style="border-style: double;">
實驗材料：
*1. 壓克力管1支
*2. 水桶1個
*3. 浮標1個
*4. 皮尺1條
*5. 碼表1個
*6. 白紙若干張
*7. 膠帶1捲
*8. 剪刀1支
*9. 原子筆1支

</div>

</td>
</tr>
<tr>
<td>
</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 1.現象說明==
<videoflash>uAw1CsRBXbs</videoflash>

== 2.探究問題（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==

*2.1思考彈簧壓縮和伸長時的內部受力情形。
*2.2思考壓克力管內水位變化時內部受力情形。
*2.3思考壓克力管內水位變化時與彈簧收縮時的共通點。
*2.4思考壓克力管內水位震盪週期如何測量。

== 3.實作項目==
*3.1 設計出一項實驗，得出水柱震盪半週期。
**3.1.1實驗數據圖
<img style="width:50%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1d/%E7%B0%A1%E8%AB%A7%E9%9C%87%E7%9B%AA%E8%88%87%E9%87%8D%E5%8A%9B%E5%8A%A0%E9%80%9F%E5%BA%A6_01.png'/>

**3.1.2 分析實驗結果

*3.2 試著取適當的物理量，線性回歸出重力加速度
**3.2.1實驗數據圖
<img style="width:50%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5f/%E7%B0%A1%E8%AB%A7%E9%9C%87%E7%9B%AA%E8%88%87%E9%87%8D%E5%8A%9B%E5%8A%A0%E9%80%9F%E5%BA%A6_02.png'/>
**3.2.2 分析實驗結果

== 4.分析與結論==

*4.1 能從前述所記錄數據與繪製的數據圖中，分析出相關趨勢，結論出可能之定性關係。
*4.2 能進一步從記錄之數據與繪製之數據圖中，粹取出相關重要物理量，進一步繪製關係圖，結論出定量關係式。
*4.3 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有額外需要設計實驗與執行的項目。

== 5.教學目標與評量==

*5.1 加深簡諧運動相關概念連結。
*5.2 利用現有器材資源，與學習到的知識。考驗學生能否融會貫通，以及取適當物理量來實驗分析。
*5.3 讓學生學習科學素養，即探究現象、提出假說、實驗證明假說，最後精緻化結果。
==6.參考資料==
[1] 臺灣省嘉義區107學年度高級中學數理及資訊學科能力競賽

==7. 參考說明==
*2.1思考彈簧壓縮和伸長時的內部受力情形。
藉由分析彈簧受力幫助學生複習彈力公式為Fk＝－kΔx，之後再去引導學生說出等號右邊之負號，是因為恢復力方向和伸長量相反，因此彈簧受力形變後會回復到原本未受力時的樣子。

*2.2思考壓克力管內水位變化時內部受力情形。
管內水的質量為m=lAρ，A為管子的截面積，ρ為水的密度，l為水管內之水柱高。當水到達最低點時此時的v為0，因此F=ma=lAρa；而－∆xAρ是管內水柱脫離平衡高度時質量的變化量。

*2.3思考壓克力管內水位變化時與彈簧收縮時的共通點。
在壓克力管中因為只有重力做功因此可得功W=∫▒〖FdS=〗 ∫▒〖mgdx=∫▒〖Aρxgdx=1/2 Aρgx^2=1/2〗〗 kx^2，可得壓克力管內水震盪之力常數k=Aρg，因m=lAρ所以得m/k=l/g帶入簡諧震盪周期公式T=2π√(m/k)=2π√(l/g)，又因水面下壓克力管總長度l可以表示為l=l_x+l_0，其中l_x為管內水面到平衡點之距離，l_0為最低點到管末端之距離，所以可得T=2π√((l_x+l_0)/g)又經過整理後可以得到l_x=(g/(4π^2 )) T^2-l_0。

*2.4思考壓克力管內水位震盪週期如何測量。
由於水柱從低點振盪至高點與高點振盪至低點所需之週期不一定相同，所以將各次的半週期分別作記錄。

*3.1 設計出一項實驗，得出水柱震盪半週期。

:*3.1.1實驗數據圖
<img style="width:50%" src="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9d/%E7%B0%A1%E8%AB%A7%E9%9C%87%E7%9B%AA%E8%88%87%E9%87%8D%E5%8A%9B%E5%8A%A0%E9%80%9F%E5%BA%A6_03.png"/>

:*3.1.2分析實驗結果
因水面上下振盪時，由低點振盪至高點與高點振盪至低點所需之週期不一定相同，所以將各次半週期分別作記錄。發現第1個半週期與其他半週期之所需時間相差甚遠，視為極端值不列入數據處理。因此，將第2次半週期加上第3次半週期為一次完整振盪所需週期，第3次半週期加上第4次半週期為一次完整振盪所需週期，將這些數據平均後可得出下壓深度為10cm產生的簡諧振盪週期為0.83。

*3.2 試著取適當的物理量，線性回歸出重力加速度
:*3.2.1實驗數據圖

<img style="width:50%" src="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/88/%E7%B0%A1%E8%AB%A7%E9%9C%87%E7%9B%AA%E8%88%87%E9%87%8D%E5%8A%9B%E5%8A%A0%E9%80%9F%E5%BA%A6_04.png"/>

:*3.2.2分析實驗結果
為了將l_x對T^2作圖並畫出回歸曲線，進一步改變不同的下壓深度l_x並量測其對應的週期。相同的下壓深度l_x重覆量測4次，從線性迴歸可以推得斜率為0.246，根據(5)可換算出量測之重力加速度為9.71 m/s2，誤差值為0.9%

利用反射式光柵探討表面張力

2020-03-08T14:09:29Z

呂承新：/* 7.參考說明 */

<s4e>
pid=239
show=原始設計者;簡介
</s4e>

<font size="6">光學繞射與表面張力</font>

<div style="float:left;">
<font color="red" size="5">利用喇叭在液體表面產生毛細波(capillary wave)並用光學繞射光柵原理來測量表面張力。 &emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;<br></font><br>

<br><br>
</div>

<div style="float: right; border:black 1px solid;">
<font color="blue">實驗材料: </font>
*1. 5寸喇叭 1個
*2. 雙面膠(勿貼在隔板上)與無痕膠帶各1卷
*3. 雷射筆(含電池)1支,其波長為 635nm
*4. 訊號產生器1台
*5. 壓克力盒1個
*6. 計算機1台
*7. 尺與皮尺1組
*8. 紙杯1個
*9.白紙5張
*10.漆包線1條
*11.支架2 組包含菱形與三叉夾各2個
*12. BNC 線2條
*13. 電源線1條
*14.塑膠培養皿2 個
*15. 方格紙1本
*16. 剪刀1把
*17. 抹布1條
*18.塑膠收納盒1個

</div>

==1.現象說明==
<img style="height:300px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8c/%E5%88%A9%E7%94%A8%E5%8F%8D%E5%B0%84%E5%BC%8F%E5%85%89%E6%9F%B5%E6%8E%A2%E8%A8%8E%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BC%B5%E5%8A%9B1.jpg'/>
<img style="height:300px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f9/%E5%88%A9%E7%94%A8%E5%8F%8D%E5%B0%84%E5%BC%8F%E5%85%89%E6%9F%B5%E6%8E%A2%E8%A8%8E%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BC%B5%E5%8A%9B2.jpg'/>
<br><br>

==2.探究問題（此為引導，學習者必須要提出合理的假說） ==

*2.1思考點波源在水中如何形成水波。

*2.2思考毛細波與繩波的共通點。

*2.3思考當雷射光照射到毛細波表面後光線會如何前進。

*2.4思考不同頻率繞射點間距會如何改變。
<br><br>
==3.實作項目==

*3.1設計一項實驗，探討雷射光入射角度θ與雷射入射點到屏幕的距離(L)和屏幕上的第零階繞射亮點高度(H)的關係。

:*3.1.1實驗數據圖
<img style="height:300px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fa/%E5%88%A9%E7%94%A8%E5%8F%8D%E5%B0%84%E5%BC%8F%E5%85%89%E6%9F%B5%E6%8E%A2%E8%A8%8E%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BC%B5%E5%8A%9B3.png'/>
:*3.1.2分析實驗結果
*3.2試著取適當的物理量，線性回歸出表面張力
:*3.2.1 實驗數據圖
<img style="height:300px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6d/%E5%88%A9%E7%94%A8%E5%8F%8D%E5%B0%84%E5%BC%8F%E5%85%89%E6%9F%B5%E6%8E%A2%E8%A8%8E%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BC%B5%E5%8A%9B4.png'/>
:*3.2.2分析實驗結果
<br><br>

==4.分析與結論 ==

*4-1 能藉由觀察公式來推論並分析出相關趨勢線。

*4-2 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有需要設計實驗與執行的項目。
<br><br>
==5.教學目標與評量 ==

*5-1 理解並應用光學繞射光柵原理。

*5-2 利用現有器材資源，與學習到的知識。考驗學生能否融會貫通，以及取適當物理量來實驗分析。

*5-3 讓學生學習科學素養，即探究現象，最後精緻化結果。
<br><br>
==6.參考資料： ==
<br><br><br><br><br><br><br>
==7.參考說明 ==

*<b>2.1思考點波源在水中如何形成水波。 </b>

:*藉由示範影片中以常見的點波源去擾動水面形成水波，再進而引導學生認識到水波的形成主要原因，主要是因為水分子彼此間之吸引力所引起的表面張力。

*<b>2.2思考毛細波與繩波的共通點。 </b>

:*手拉動繩子產生繩波，如同這實驗的漆包線拉動水波表面產生水波，表面張力波其實就類似水面上的漣漪，產生原因也包含表面張力，如同上下振動繩子產生繩波一般，繩波波速和繩張力、線密度相關，漣漪的波速也和表面張力、液體密度相關。

*<b>2.3思考當雷射光照射到毛細波表面後光線會如何前進。 </b>

:*讓學生觀察水波表面的構造，先詢問出光行進的性質後再進而引導出光還有干涉和繞射之特性，最後讓學生知道雷射光會將水波作為反射式光柵然後繞射。

*<b>2.4思考不同頻率繞射點間距會如何改變。 </b>

:*因為V=λf所以當波傳遞的介質都是水時波速就為定值，因此當頻率增加水波的波長就會減少，光程差為d(sinψ − sinφ) = mλ，其中ψ為入射角φ為繞射角，所以當ψ=φ會形成第零階的繞射亮紋，當ψ≠φ就會造成1、2、3…階的亮紋，所以當d變小時又因光程差必須相同，因此繞射亮紋間距就會增加。

*<b>3.1設計一項實驗，探討雷射光入射角度θ與雷射入射點到屏幕的距離(L)和屏幕上的第零階繞射亮點高度(H)的關係。 </b>

:*3.1.1實驗數據圖
<img style="height:300px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a8/%E5%88%A9%E7%94%A8%E5%8F%8D%E5%B0%84%E5%BC%8F%E5%85%89%E6%9F%B5%E6%8E%A2%E8%A8%8E%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BC%B5%E5%8A%9B5.png'/>

:*3.1.2分析實驗結果
:*改變不同L的值後去測量其相對應的H值，再用H-L做一回歸直線，由於第零階繞射點到水平面的夾角為tan−1(HL)=θ，所以的到θ值為0.0418(弧度)。

*<b>3.2試著取適當的物理量，線性回歸出表面張力 </b>

:*3.2.1 實驗數據圖
<img style="height:300px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a9/%E5%88%A9%E7%94%A8%E5%8F%8D%E5%B0%84%E5%BC%8F%E5%85%89%E6%9F%B5%E6%8E%A2%E8%A8%8E%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BC%B5%E5%8A%9B6.png'/>

:*3.2.2分析實驗結果

:*表面張力實驗值= 0.0712 N/m，30°C 條件下理論值=0.0710 N/m，誤差0.28%

利用反射式光柵探討表面張力

2020-03-08T14:08:11Z

呂承新：/* 3.實作項目 */

<s4e>
pid=239
show=原始設計者;簡介
</s4e>

<font size="6">光學繞射與表面張力</font>

<div style="float:left;">
<font color="red" size="5">利用喇叭在液體表面產生毛細波(capillary wave)並用光學繞射光柵原理來測量表面張力。 &emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;<br></font><br>

<br><br>
</div>

<div style="float: right; border:black 1px solid;">
<font color="blue">實驗材料: </font>
*1. 5寸喇叭 1個
*2. 雙面膠(勿貼在隔板上)與無痕膠帶各1卷
*3. 雷射筆(含電池)1支,其波長為 635nm
*4. 訊號產生器1台
*5. 壓克力盒1個
*6. 計算機1台
*7. 尺與皮尺1組
*8. 紙杯1個
*9.白紙5張
*10.漆包線1條
*11.支架2 組包含菱形與三叉夾各2個
*12. BNC 線2條
*13. 電源線1條
*14.塑膠培養皿2 個
*15. 方格紙1本
*16. 剪刀1把
*17. 抹布1條
*18.塑膠收納盒1個

</div>

==1.現象說明==
<img style="height:300px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8c/%E5%88%A9%E7%94%A8%E5%8F%8D%E5%B0%84%E5%BC%8F%E5%85%89%E6%9F%B5%E6%8E%A2%E8%A8%8E%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BC%B5%E5%8A%9B1.jpg'/>
<img style="height:300px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f9/%E5%88%A9%E7%94%A8%E5%8F%8D%E5%B0%84%E5%BC%8F%E5%85%89%E6%9F%B5%E6%8E%A2%E8%A8%8E%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BC%B5%E5%8A%9B2.jpg'/>
<br><br>

==2.探究問題（此為引導，學習者必須要提出合理的假說） ==

*2.1思考點波源在水中如何形成水波。

*2.2思考毛細波與繩波的共通點。

*2.3思考當雷射光照射到毛細波表面後光線會如何前進。

*2.4思考不同頻率繞射點間距會如何改變。
<br><br>
==3.實作項目==

*3.1設計一項實驗，探討雷射光入射角度θ與雷射入射點到屏幕的距離(L)和屏幕上的第零階繞射亮點高度(H)的關係。

:*3.1.1實驗數據圖
<img style="height:300px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fa/%E5%88%A9%E7%94%A8%E5%8F%8D%E5%B0%84%E5%BC%8F%E5%85%89%E6%9F%B5%E6%8E%A2%E8%A8%8E%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BC%B5%E5%8A%9B3.png'/>
:*3.1.2分析實驗結果
*3.2試著取適當的物理量，線性回歸出表面張力
:*3.2.1 實驗數據圖
<img style="height:300px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6d/%E5%88%A9%E7%94%A8%E5%8F%8D%E5%B0%84%E5%BC%8F%E5%85%89%E6%9F%B5%E6%8E%A2%E8%A8%8E%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BC%B5%E5%8A%9B4.png'/>
:*3.2.2分析實驗結果
<br><br>

==4.分析與結論 ==

*4-1 能藉由觀察公式來推論並分析出相關趨勢線。

*4-2 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有需要設計實驗與執行的項目。
<br><br>
==5.教學目標與評量 ==

*5-1 理解並應用光學繞射光柵原理。

*5-2 利用現有器材資源，與學習到的知識。考驗學生能否融會貫通，以及取適當物理量來實驗分析。

*5-3 讓學生學習科學素養，即探究現象，最後精緻化結果。
<br><br>
==6.參考資料： ==
<br><br><br><br><br><br><br>
==7.參考說明 ==

*<b>2.1思考點波源在水中如何形成水波。 </b>

:*藉由示範影片中以常見的點波源去擾動水面形成水波，再進而引導學生認識到水波的形成主要原因，主要是因為水分子彼此間之吸引力所引起的表面張力。

*<b>2.2思考毛細波與繩波的共通點。 </b>

:*手拉動繩子產生繩波，如同這實驗的漆包線拉動水波表面產生水波，表面張力波其實就類似水面上的漣漪，產生原因也包含表面張力，如同上下振動繩子產生繩波一般，繩波波速和繩張力、線密度相關，漣漪的波速也和表面張力、液體密度相關。

*<b>2.3思考當雷射光照射到毛細波表面後光線會如何前進。 </b>

:*讓學生觀察水波表面的構造，先詢問出光行進的性質後再進而引導出光還有干涉和繞射之特性，最後讓學生知道雷射光會將水波作為反射式光柵然後繞射。

*<b>2.4思考不同頻率繞射點間距會如何改變。 </b>

:*因為V=λf所以當波傳遞的介質都是水時波速就為定值，因此當頻率增加水波的波長就會減少，光程差為d(sinψ − sinφ) = mλ，其中ψ為入射角φ為繞射角，所以當ψ=φ會形成第零階的繞射亮紋，當ψ≠φ就會造成1、2、3…階的亮紋，所以當d變小時又因光程差必須相同，因此繞射亮紋間距就會增加。

*<b>3.1設計一項實驗，探討雷射光入射角度θ與雷射入射點到屏幕的距離(L)和屏幕上的第零階繞射亮點高度(H)的關係。 </b>

:*3.1.1實驗數據圖
<img style="height:300px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7d/%E5%88%A9%E7%94%A8%E5%8F%8D%E5%B0%84%E5%BC%8F%E5%85%89%E6%9F%B5%E6%8E%A2%E8%A8%8E%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BC%B5%E5%8A%9B_04.png'/>

:*3.1.2分析實驗結果
:*改變不同L的值後去測量其相對應的H值，再用H-L做一回歸直線，由於第零階繞射點到水平面的夾角為tan−1(HL)=θ，所以的到θ值為0.0418(弧度)。

*<b>3.2試著取適當的物理量，線性回歸出表面張力 </b>

:*3.2.1 實驗數據圖
<img style="height:300px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bf/%E5%88%A9%E7%94%A8%E5%8F%8D%E5%B0%84%E5%BC%8F%E5%85%89%E6%9F%B5%E6%8E%A2%E8%A8%8E%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BC%B5%E5%8A%9B_05.png'/>

:*3.2.2分析實驗結果

:*表面張力實驗值= 0.0712 N/m，30°C 條件下理論值=0.0710 N/m，誤差0.28%

利用反射式光柵探討表面張力

2020-03-08T14:07:08Z

呂承新：/* 1.現象說明 */

<s4e>
pid=239
show=原始設計者;簡介
</s4e>

<font size="6">光學繞射與表面張力</font>

<div style="float:left;">
<font color="red" size="5">利用喇叭在液體表面產生毛細波(capillary wave)並用光學繞射光柵原理來測量表面張力。 &emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;<br></font><br>

<br><br>
</div>

<div style="float: right; border:black 1px solid;">
<font color="blue">實驗材料: </font>
*1. 5寸喇叭 1個
*2. 雙面膠(勿貼在隔板上)與無痕膠帶各1卷
*3. 雷射筆(含電池)1支,其波長為 635nm
*4. 訊號產生器1台
*5. 壓克力盒1個
*6. 計算機1台
*7. 尺與皮尺1組
*8. 紙杯1個
*9.白紙5張
*10.漆包線1條
*11.支架2 組包含菱形與三叉夾各2個
*12. BNC 線2條
*13. 電源線1條
*14.塑膠培養皿2 個
*15. 方格紙1本
*16. 剪刀1把
*17. 抹布1條
*18.塑膠收納盒1個

</div>

==1.現象說明==
<img style="height:300px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8c/%E5%88%A9%E7%94%A8%E5%8F%8D%E5%B0%84%E5%BC%8F%E5%85%89%E6%9F%B5%E6%8E%A2%E8%A8%8E%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BC%B5%E5%8A%9B1.jpg'/>
<img style="height:300px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f9/%E5%88%A9%E7%94%A8%E5%8F%8D%E5%B0%84%E5%BC%8F%E5%85%89%E6%9F%B5%E6%8E%A2%E8%A8%8E%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BC%B5%E5%8A%9B2.jpg'/>
<br><br>

==2.探究問題（此為引導，學習者必須要提出合理的假說） ==

*2.1思考點波源在水中如何形成水波。

*2.2思考毛細波與繩波的共通點。

*2.3思考當雷射光照射到毛細波表面後光線會如何前進。

*2.4思考不同頻率繞射點間距會如何改變。
<br><br>
==3.實作項目==

*3.1設計一項實驗，探討雷射光入射角度θ與雷射入射點到屏幕的距離(L)和屏幕上的第零階繞射亮點高度(H)的關係。

:*3.1.1實驗數據圖
<img style="height:300px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cd/%E5%88%A9%E7%94%A8%E5%8F%8D%E5%B0%84%E5%BC%8F%E5%85%89%E6%9F%B5%E6%8E%A2%E8%A8%8E%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BC%B5%E5%8A%9B_02.png'/>
:*3.1.2分析實驗結果
*3.2試著取適當的物理量，線性回歸出表面張力
:*3.2.1 實驗數據圖
<img style="height:300px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/ba/%E5%88%A9%E7%94%A8%E5%8F%8D%E5%B0%84%E5%BC%8F%E5%85%89%E6%9F%B5%E6%8E%A2%E8%A8%8E%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BC%B5%E5%8A%9B_03.png'/>
:*3.2.2分析實驗結果
<br><br>
==4.分析與結論 ==

*4-1 能藉由觀察公式來推論並分析出相關趨勢線。

*4-2 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有需要設計實驗與執行的項目。
<br><br>
==5.教學目標與評量 ==

*5-1 理解並應用光學繞射光柵原理。

*5-2 利用現有器材資源，與學習到的知識。考驗學生能否融會貫通，以及取適當物理量來實驗分析。

*5-3 讓學生學習科學素養，即探究現象，最後精緻化結果。
<br><br>
==6.參考資料： ==
<br><br><br><br><br><br><br>
==7.參考說明 ==

*<b>2.1思考點波源在水中如何形成水波。 </b>

:*藉由示範影片中以常見的點波源去擾動水面形成水波，再進而引導學生認識到水波的形成主要原因，主要是因為水分子彼此間之吸引力所引起的表面張力。

*<b>2.2思考毛細波與繩波的共通點。 </b>

:*手拉動繩子產生繩波，如同這實驗的漆包線拉動水波表面產生水波，表面張力波其實就類似水面上的漣漪，產生原因也包含表面張力，如同上下振動繩子產生繩波一般，繩波波速和繩張力、線密度相關，漣漪的波速也和表面張力、液體密度相關。

*<b>2.3思考當雷射光照射到毛細波表面後光線會如何前進。 </b>

:*讓學生觀察水波表面的構造，先詢問出光行進的性質後再進而引導出光還有干涉和繞射之特性，最後讓學生知道雷射光會將水波作為反射式光柵然後繞射。

*<b>2.4思考不同頻率繞射點間距會如何改變。 </b>

:*因為V=λf所以當波傳遞的介質都是水時波速就為定值，因此當頻率增加水波的波長就會減少，光程差為d(sinψ − sinφ) = mλ，其中ψ為入射角φ為繞射角，所以當ψ=φ會形成第零階的繞射亮紋，當ψ≠φ就會造成1、2、3…階的亮紋，所以當d變小時又因光程差必須相同，因此繞射亮紋間距就會增加。

*<b>3.1設計一項實驗，探討雷射光入射角度θ與雷射入射點到屏幕的距離(L)和屏幕上的第零階繞射亮點高度(H)的關係。 </b>

:*3.1.1實驗數據圖
<img style="height:300px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7d/%E5%88%A9%E7%94%A8%E5%8F%8D%E5%B0%84%E5%BC%8F%E5%85%89%E6%9F%B5%E6%8E%A2%E8%A8%8E%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BC%B5%E5%8A%9B_04.png'/>

:*3.1.2分析實驗結果
:*改變不同L的值後去測量其相對應的H值，再用H-L做一回歸直線，由於第零階繞射點到水平面的夾角為tan−1(HL)=θ，所以的到θ值為0.0418(弧度)。

*<b>3.2試著取適當的物理量，線性回歸出表面張力 </b>

:*3.2.1 實驗數據圖
<img style="height:300px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bf/%E5%88%A9%E7%94%A8%E5%8F%8D%E5%B0%84%E5%BC%8F%E5%85%89%E6%9F%B5%E6%8E%A2%E8%A8%8E%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BC%B5%E5%8A%9B_05.png'/>

:*3.2.2分析實驗結果

:*表面張力實驗值= 0.0712 N/m，30°C 條件下理論值=0.0710 N/m，誤差0.28%

黏滯液體中的終端速度與黏滯力

2020-03-08T13:48:50Z

呂承新：/* 3.實作項目 */

<s4e>
pid=183
show=原始設計者;簡介
</s4e>

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">一個小球在液體中緩慢下降時，會遭受阻力，請探究此現象。</font>

<div style="border-style: double; width:40%;">
實驗材料：
#壓克力圓筒（60mm）
#甘油液體：1000ml
#直徑2mm、3mm、4mm、5mm和6mm 氮化矽圓球各5個，氮化矽的密度為3.2g/m3
#直徑2mm、3mm、 4mm、5mm、 6mm不鏽鋼球各5個，不鏽鋼的密度為7.64g/m3
#直徑4mm與9.7mm的鋁圓球各5個，鋁的密度為2.72g/m3
#分段計時的碼錶1個
#游標尺1支
#直尺1支
#鐵網1個
#夾子1支
#燒杯1個
#乳膠手套1雙

</div>

</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 1.現象說明==
<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*顯示小球於黏滯液體中的落下速度和預期差多，比原先預測只受重力與浮力還要慢。

<videoflash>aoWkjJYrvDs</videoflash>
</td>
</tr>
<tr>
<td>

</td>
</tr>
</table>

== 2.探究問題（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==

*2.1 思考物體於液體中落下，只受重力與浮力情況下，在液體中落下的時間與距離關係為何? 等速度還是等加速度運動? 如何確認?。
*2.2 給予學生討論的時間，小組內思考該現象的成因，受何種力? 如何證明自己假說正確?(教師從不同組別的討論結果引導黏滯力與終端速度的概念)
*2.3 物體於黏滯性液體中落下，其終端速度和那些變因有關? 如何設計實驗證明?
*2.4 前三項實驗中，讓學生討論黏滯力和那些項目成正相關?
*2.5 還有哪些可能的變數?

== 3.實作項目==

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.1 設計出一項實驗，探究物體在液體中掉落的距離與時間關係。
**3.1.1 實驗數據圖
**3.1.2 分析實驗結果

<img style="width:60%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/81/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E6%96%BC%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%951-1.png'/>
</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.2 設計出一項實驗，探究物體在液體中掉落的終端速度與球體半徑關係。
**3.2.1 實驗數據圖
**3.2.2 分析實驗結果

<img style="width:60%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/50/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B2.png'/>
</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.3 變化球體半徑，分別探究掉落速度的關係。
**3.3.1 改變小球半徑，分別記錄其距離與時間，推算其速度。
**3.3.2 分析實驗結果

<img style="width:60%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/81/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E6%96%BC%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%951-1.png'/>
</td>
</tr>

</table>

== 4.分析與結論==

*4.1 能從前述所記錄數據與繪製的數據圖中，分析出相關趨勢，結論出可能之定性關係。
*4.2 能進一步從記錄之數據與繪製之數據圖中，萃取出相關重要物理量，進一步繪製關係圖，結論出定量關係式。
*4.3 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有需要設計實驗與執行的項目。

== 5.教學目標與評量==

*5.1 複習力平衡。
*5.2 辨別等速度和等加速度運動。
*5.3 解黏滯阻力與終端速度的概念。
*5.4 建構斯托克斯定律。
*5.5 讓學生學習科學素養，即探究現象、提出假說、實驗證明假說，最後精緻化結果。

==6.參考資料==
*102年全國物理科學力競賽實驗考題

==7.參考說明==
<table style="border:none;">
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
1.思考物體於液體中落下，只受重力與浮力情況下，在液體中落下的時間與距離關係為何? 等速度還是等加速度運動? 如何確認?
*等速度，因為黏滯力和落下速度成正比，最終物體受到的合力為零，因此做等速度運動。
*利用實驗紀錄落下距離與時間，確認物體是否等速度運動。
*<font color=red>實驗步驟參考</font> :將圓球置入溶液中使其自由下落，在已標明刻度之容器中，每間隔10(cm)紀錄圓球經過該刻度之時間(利用可分段計時碼表)，將其得到之距離與時間做線性回歸並觀察其分布是否為一線性趨勢Ｙ＝ａＸ＋ｂ，其中X為時間、Ｙ為距離，故其斜率應為線性回歸後得到之速度，若符合上述之線性關係，其速度應為此運動之終端速度。
*終端速度是對位置與時間作圖，如下圖，得迴歸線之斜率即為終端速度，每個數據點為取五次數據得平均並作圖之。

<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/35/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B4.png'/>

</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
2.給予學生討論的時間，小組內思考該現象的成因，受何種力? 如何證明自己假說正確?
*(教師從不同組別的討論結果引導黏滯力與終端速度的概念)
*開放給學生思考，教師一旁觀察學生的觀念是否正確，用學生的討論結果引導黏滯力與終端速度的概念，例如雨水落下最終也會成等速度運動。

----
</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">

3.物體於黏滯性液體中落下，其終端速度和那些變因有關? 如何設計實驗證明?
*從學生的第一個實驗結果，不同小組之間會選擇不同半徑的圓球實驗，利用這些數據，引導學生討論出小球的終端速度與小球半徑有關的結論。
*讓學生設計實驗步驟與方法，規劃終端速度與小球半徑的相關實驗，尤其注重以實驗數據圖呈現出相關參數造成的實驗結果，並試著從取出適當的物理量，做出線性關係
*參考 :使用不鏽鋼球直徑2mm、3mm、 4mm、5mm、 6mm,於管徑60 mm下的甘油中,每10公分紀錄一次時間。並求得各種不鏽鋼球大小與終端速度的關係式

<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5b/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B5.png'/>

</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
4.前三項實驗中，讓學生討論黏滯力和那些項目成正相關?

*依照前面的實驗推論，學生應該會推測出黏滯力和物體速度、圓球半徑成正相關。
*推論方式參考:
*從學生的實驗結果會得知速度V正比於r<sup>2</sup>，此時反推合力關係
**重力=浮力+黏滯阻力，重力、浮力都和半徑r<sup>3</sup>成正比，分別另重力=Ar<sup>3</sup>、浮力=Br<sup>3</sup>、黏滯阻力=Cr<sup>m</sup>V (A、B、C都是常數)
**重力=浮力+黏滯阻力 >>> Ar<sup>3</sup>=Br<sup>3</sup>+Cr<sup>m</sup>V
*(A-B)/Cr<sup>3-m</sup>=V 。由於速度V正比於r<sup>2</sup>，因此m=1，回推不鏽鋼球條件下黏滯阻力=CrV ，到這裡教師可以介紹斯托克斯定律：F=6πηrv

</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
5.還有哪些可能的變數?
*阻力來源是黏滯力，必然有黏滯係數影響。

</td>
</tr>
</table>

黏滯液體中的終端速度與黏滯力

2020-03-08T13:46:38Z

呂承新：/* 7.參考說明 */

<s4e>
pid=183
show=原始設計者;簡介
</s4e>

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">一個小球在液體中緩慢下降時，會遭受阻力，請探究此現象。</font>

<div style="border-style: double; width:40%;">
實驗材料：
#壓克力圓筒（60mm）
#甘油液體：1000ml
#直徑2mm、3mm、4mm、5mm和6mm 氮化矽圓球各5個，氮化矽的密度為3.2g/m3
#直徑2mm、3mm、 4mm、5mm、 6mm不鏽鋼球各5個，不鏽鋼的密度為7.64g/m3
#直徑4mm與9.7mm的鋁圓球各5個，鋁的密度為2.72g/m3
#分段計時的碼錶1個
#游標尺1支
#直尺1支
#鐵網1個
#夾子1支
#燒杯1個
#乳膠手套1雙

</div>

</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 1.現象說明==
<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*顯示小球於黏滯液體中的落下速度和預期差多，比原先預測只受重力與浮力還要慢。

<videoflash>aoWkjJYrvDs</videoflash>
</td>
</tr>
<tr>
<td>

</td>
</tr>
</table>

== 2.探究問題（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==

*2.1 思考物體於液體中落下，只受重力與浮力情況下，在液體中落下的時間與距離關係為何? 等速度還是等加速度運動? 如何確認?。
*2.2 給予學生討論的時間，小組內思考該現象的成因，受何種力? 如何證明自己假說正確?(教師從不同組別的討論結果引導黏滯力與終端速度的概念)
*2.3 物體於黏滯性液體中落下，其終端速度和那些變因有關? 如何設計實驗證明?
*2.4 前三項實驗中，讓學生討論黏滯力和那些項目成正相關?
*2.5 還有哪些可能的變數?

== 3.實作項目==

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.1 設計出一項實驗，探究物體在液體中掉落的距離與時間關係。
**3.1.1 實驗數據圖
**3.1.2 分析實驗結果

<img style="width:60%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/81/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E6%96%BC%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%951-1.png'/>
</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.2 設計出一項實驗，探究物體在液體中掉落的終端速度與球體半徑關係。
**3.2.1 實驗數據圖
**3.2.2 分析實驗結果

<img style="width:60%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/85/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B_02.png'/>
</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.3 變化球體半徑，分別探究掉落速度的關係。
**3.3.1 改變小球半徑，分別記錄其距離與時間，推算其速度。
**3.3.2 分析實驗結果

<img style="width:60%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/81/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E6%96%BC%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%951-1.png'/>
</td>
</tr>

</table>

== 4.分析與結論==

*4.1 能從前述所記錄數據與繪製的數據圖中，分析出相關趨勢，結論出可能之定性關係。
*4.2 能進一步從記錄之數據與繪製之數據圖中，萃取出相關重要物理量，進一步繪製關係圖，結論出定量關係式。
*4.3 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有需要設計實驗與執行的項目。

== 5.教學目標與評量==

*5.1 複習力平衡。
*5.2 辨別等速度和等加速度運動。
*5.3 解黏滯阻力與終端速度的概念。
*5.4 建構斯托克斯定律。
*5.5 讓學生學習科學素養，即探究現象、提出假說、實驗證明假說，最後精緻化結果。

==6.參考資料==
*102年全國物理科學力競賽實驗考題

==7.參考說明==
<table style="border:none;">
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
1.思考物體於液體中落下，只受重力與浮力情況下，在液體中落下的時間與距離關係為何? 等速度還是等加速度運動? 如何確認?
*等速度，因為黏滯力和落下速度成正比，最終物體受到的合力為零，因此做等速度運動。
*利用實驗紀錄落下距離與時間，確認物體是否等速度運動。
*<font color=red>實驗步驟參考</font> :將圓球置入溶液中使其自由下落，在已標明刻度之容器中，每間隔10(cm)紀錄圓球經過該刻度之時間(利用可分段計時碼表)，將其得到之距離與時間做線性回歸並觀察其分布是否為一線性趨勢Ｙ＝ａＸ＋ｂ，其中X為時間、Ｙ為距離，故其斜率應為線性回歸後得到之速度，若符合上述之線性關係，其速度應為此運動之終端速度。
*終端速度是對位置與時間作圖，如下圖，得迴歸線之斜率即為終端速度，每個數據點為取五次數據得平均並作圖之。

<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/35/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B4.png'/>

</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
2.給予學生討論的時間，小組內思考該現象的成因，受何種力? 如何證明自己假說正確?
*(教師從不同組別的討論結果引導黏滯力與終端速度的概念)
*開放給學生思考，教師一旁觀察學生的觀念是否正確，用學生的討論結果引導黏滯力與終端速度的概念，例如雨水落下最終也會成等速度運動。

----
</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">

3.物體於黏滯性液體中落下，其終端速度和那些變因有關? 如何設計實驗證明?
*從學生的第一個實驗結果，不同小組之間會選擇不同半徑的圓球實驗，利用這些數據，引導學生討論出小球的終端速度與小球半徑有關的結論。
*讓學生設計實驗步驟與方法，規劃終端速度與小球半徑的相關實驗，尤其注重以實驗數據圖呈現出相關參數造成的實驗結果，並試著從取出適當的物理量，做出線性關係
*參考 :使用不鏽鋼球直徑2mm、3mm、 4mm、5mm、 6mm,於管徑60 mm下的甘油中,每10公分紀錄一次時間。並求得各種不鏽鋼球大小與終端速度的關係式

<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5b/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B5.png'/>

</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
4.前三項實驗中，讓學生討論黏滯力和那些項目成正相關?

*依照前面的實驗推論，學生應該會推測出黏滯力和物體速度、圓球半徑成正相關。
*推論方式參考:
*從學生的實驗結果會得知速度V正比於r<sup>2</sup>，此時反推合力關係
**重力=浮力+黏滯阻力，重力、浮力都和半徑r<sup>3</sup>成正比，分別另重力=Ar<sup>3</sup>、浮力=Br<sup>3</sup>、黏滯阻力=Cr<sup>m</sup>V (A、B、C都是常數)
**重力=浮力+黏滯阻力 >>> Ar<sup>3</sup>=Br<sup>3</sup>+Cr<sup>m</sup>V
*(A-B)/Cr<sup>3-m</sup>=V 。由於速度V正比於r<sup>2</sup>，因此m=1，回推不鏽鋼球條件下黏滯阻力=CrV ，到這裡教師可以介紹斯托克斯定律：F=6πηrv

</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
5.還有哪些可能的變數?
*阻力來源是黏滯力，必然有黏滯係數影響。

</td>
</tr>
</table>

黏滯液體中的終端速度與黏滯力

2020-03-08T13:42:04Z

呂承新：/* 7.參考說明 */

<s4e>
pid=183
show=原始設計者;簡介
</s4e>

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">一個小球在液體中緩慢下降時，會遭受阻力，請探究此現象。</font>

<div style="border-style: double; width:40%;">
實驗材料：
#壓克力圓筒（60mm）
#甘油液體：1000ml
#直徑2mm、3mm、4mm、5mm和6mm 氮化矽圓球各5個，氮化矽的密度為3.2g/m3
#直徑2mm、3mm、 4mm、5mm、 6mm不鏽鋼球各5個，不鏽鋼的密度為7.64g/m3
#直徑4mm與9.7mm的鋁圓球各5個，鋁的密度為2.72g/m3
#分段計時的碼錶1個
#游標尺1支
#直尺1支
#鐵網1個
#夾子1支
#燒杯1個
#乳膠手套1雙

</div>

</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 1.現象說明==
<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*顯示小球於黏滯液體中的落下速度和預期差多，比原先預測只受重力與浮力還要慢。

<videoflash>aoWkjJYrvDs</videoflash>
</td>
</tr>
<tr>
<td>

</td>
</tr>
</table>

== 2.探究問題（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==

*2.1 思考物體於液體中落下，只受重力與浮力情況下，在液體中落下的時間與距離關係為何? 等速度還是等加速度運動? 如何確認?。
*2.2 給予學生討論的時間，小組內思考該現象的成因，受何種力? 如何證明自己假說正確?(教師從不同組別的討論結果引導黏滯力與終端速度的概念)
*2.3 物體於黏滯性液體中落下，其終端速度和那些變因有關? 如何設計實驗證明?
*2.4 前三項實驗中，讓學生討論黏滯力和那些項目成正相關?
*2.5 還有哪些可能的變數?

== 3.實作項目==

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.1 設計出一項實驗，探究物體在液體中掉落的距離與時間關係。
**3.1.1 實驗數據圖
**3.1.2 分析實驗結果

<img style="width:60%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/81/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E6%96%BC%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%951-1.png'/>
</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.2 設計出一項實驗，探究物體在液體中掉落的終端速度與球體半徑關係。
**3.2.1 實驗數據圖
**3.2.2 分析實驗結果

<img style="width:60%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/85/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B_02.png'/>
</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.3 變化球體半徑，分別探究掉落速度的關係。
**3.3.1 改變小球半徑，分別記錄其距離與時間，推算其速度。
**3.3.2 分析實驗結果

<img style="width:60%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/81/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E6%96%BC%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%951-1.png'/>
</td>
</tr>

</table>

== 4.分析與結論==

*4.1 能從前述所記錄數據與繪製的數據圖中，分析出相關趨勢，結論出可能之定性關係。
*4.2 能進一步從記錄之數據與繪製之數據圖中，萃取出相關重要物理量，進一步繪製關係圖，結論出定量關係式。
*4.3 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有需要設計實驗與執行的項目。

== 5.教學目標與評量==

*5.1 複習力平衡。
*5.2 辨別等速度和等加速度運動。
*5.3 解黏滯阻力與終端速度的概念。
*5.4 建構斯托克斯定律。
*5.5 讓學生學習科學素養，即探究現象、提出假說、實驗證明假說，最後精緻化結果。

==6.參考資料==
*102年全國物理科學力競賽實驗考題

==7.參考說明==
<table style="border:none;">
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
1.思考物體於液體中落下，只受重力與浮力情況下，在液體中落下的時間與距離關係為何? 等速度還是等加速度運動? 如何確認?
*等速度，因為黏滯力和落下速度成正比，最終物體受到的合力為零，因此做等速度運動。
*利用實驗紀錄落下距離與時間，確認物體是否等速度運動。
*<font color=red>實驗步驟參考</font> :將圓球置入溶液中使其自由下落，在已標明刻度之容器中，每間隔10(cm)紀錄圓球經過該刻度之時間(利用可分段計時碼表)，將其得到之距離與時間做線性回歸並觀察其分布是否為一線性趨勢Ｙ＝ａＸ＋ｂ，其中X為時間、Ｙ為距離，故其斜率應為線性回歸後得到之速度，若符合上述之線性關係，其速度應為此運動之終端速度。
*終端速度是對位置與時間作圖，如下圖，得迴歸線之斜率即為終端速度，每個數據點為取五次數據得平均並作圖之。

<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/35/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B4.png'/>

</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
2.給予學生討論的時間，小組內思考該現象的成因，受何種力? 如何證明自己假說正確?
*(教師從不同組別的討論結果引導黏滯力與終端速度的概念)
*開放給學生思考，教師一旁觀察學生的觀念是否正確，用學生的討論結果引導黏滯力與終端速度的概念，例如雨水落下最終也會成等速度運動。

----
</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">

3.物體於黏滯性液體中落下，其終端速度和那些變因有關? 如何設計實驗證明?
*從學生的第一個實驗結果，不同小組之間會選擇不同半徑的圓球實驗，利用這些數據，引導學生討論出小球的終端速度與小球半徑有關的結論。
*讓學生設計實驗步驟與方法，規劃終端速度與小球半徑的相關實驗，尤其注重以實驗數據圖呈現出相關參數造成的實驗結果，並試著從取出適當的物理量，做出線性關係
*參考 :使用不鏽鋼球直徑2mm、3mm、 4mm、5mm、 6mm,於管徑60 mm下的甘油中,每10公分紀錄一次時間。並求得各種不鏽鋼球大小與終端速度的關係式

<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/35/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B4.png'/>

</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
4.前三項實驗中，讓學生討論黏滯力和那些項目成正相關?

*依照前面的實驗推論，學生應該會推測出黏滯力和物體速度、圓球半徑成正相關。
*推論方式參考:
*從學生的實驗結果會得知速度V正比於r<sup>2</sup>，此時反推合力關係
**重力=浮力+黏滯阻力，重力、浮力都和半徑r<sup>3</sup>成正比，分別另重力=Ar<sup>3</sup>、浮力=Br<sup>3</sup>、黏滯阻力=Cr<sup>m</sup>V (A、B、C都是常數)
**重力=浮力+黏滯阻力 >>> Ar<sup>3</sup>=Br<sup>3</sup>+Cr<sup>m</sup>V
*(A-B)/Cr<sup>3-m</sup>=V 。由於速度V正比於r<sup>2</sup>，因此m=1，回推不鏽鋼球條件下黏滯阻力=CrV ，到這裡教師可以介紹斯托克斯定律：<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5b/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B5.png'/>

</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
5.還有哪些可能的變數?
*阻力來源是黏滯力，必然有黏滯係數影響。

</td>
</tr>
</table>

黏滯液體中的終端速度與黏滯力

2020-03-08T13:41:32Z

呂承新：/* 7.參考說明 */

<s4e>
pid=183
show=原始設計者;簡介
</s4e>

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">一個小球在液體中緩慢下降時，會遭受阻力，請探究此現象。</font>

<div style="border-style: double; width:40%;">
實驗材料：
#壓克力圓筒（60mm）
#甘油液體：1000ml
#直徑2mm、3mm、4mm、5mm和6mm 氮化矽圓球各5個，氮化矽的密度為3.2g/m3
#直徑2mm、3mm、 4mm、5mm、 6mm不鏽鋼球各5個，不鏽鋼的密度為7.64g/m3
#直徑4mm與9.7mm的鋁圓球各5個，鋁的密度為2.72g/m3
#分段計時的碼錶1個
#游標尺1支
#直尺1支
#鐵網1個
#夾子1支
#燒杯1個
#乳膠手套1雙

</div>

</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 1.現象說明==
<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*顯示小球於黏滯液體中的落下速度和預期差多，比原先預測只受重力與浮力還要慢。

<videoflash>aoWkjJYrvDs</videoflash>
</td>
</tr>
<tr>
<td>

</td>
</tr>
</table>

== 2.探究問題（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==

*2.1 思考物體於液體中落下，只受重力與浮力情況下，在液體中落下的時間與距離關係為何? 等速度還是等加速度運動? 如何確認?。
*2.2 給予學生討論的時間，小組內思考該現象的成因，受何種力? 如何證明自己假說正確?(教師從不同組別的討論結果引導黏滯力與終端速度的概念)
*2.3 物體於黏滯性液體中落下，其終端速度和那些變因有關? 如何設計實驗證明?
*2.4 前三項實驗中，讓學生討論黏滯力和那些項目成正相關?
*2.5 還有哪些可能的變數?

== 3.實作項目==

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.1 設計出一項實驗，探究物體在液體中掉落的距離與時間關係。
**3.1.1 實驗數據圖
**3.1.2 分析實驗結果

<img style="width:60%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/81/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E6%96%BC%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%951-1.png'/>
</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.2 設計出一項實驗，探究物體在液體中掉落的終端速度與球體半徑關係。
**3.2.1 實驗數據圖
**3.2.2 分析實驗結果

<img style="width:60%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/85/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B_02.png'/>
</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.3 變化球體半徑，分別探究掉落速度的關係。
**3.3.1 改變小球半徑，分別記錄其距離與時間，推算其速度。
**3.3.2 分析實驗結果

<img style="width:60%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/81/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E6%96%BC%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%951-1.png'/>
</td>
</tr>

</table>

== 4.分析與結論==

*4.1 能從前述所記錄數據與繪製的數據圖中，分析出相關趨勢，結論出可能之定性關係。
*4.2 能進一步從記錄之數據與繪製之數據圖中，萃取出相關重要物理量，進一步繪製關係圖，結論出定量關係式。
*4.3 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有需要設計實驗與執行的項目。

== 5.教學目標與評量==

*5.1 複習力平衡。
*5.2 辨別等速度和等加速度運動。
*5.3 解黏滯阻力與終端速度的概念。
*5.4 建構斯托克斯定律。
*5.5 讓學生學習科學素養，即探究現象、提出假說、實驗證明假說，最後精緻化結果。

==6.參考資料==
*102年全國物理科學力競賽實驗考題

==7.參考說明==
<table style="border:none;">
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
1.思考物體於液體中落下，只受重力與浮力情況下，在液體中落下的時間與距離關係為何? 等速度還是等加速度運動? 如何確認?
*等速度，因為黏滯力和落下速度成正比，最終物體受到的合力為零，因此做等速度運動。
*利用實驗紀錄落下距離與時間，確認物體是否等速度運動。
*<font color=red>實驗步驟參考</font> :將圓球置入溶液中使其自由下落，在已標明刻度之容器中，每間隔10(cm)紀錄圓球經過該刻度之時間(利用可分段計時碼表)，將其得到之距離與時間做線性回歸並觀察其分布是否為一線性趨勢Ｙ＝ａＸ＋ｂ，其中X為時間、Ｙ為距離，故其斜率應為線性回歸後得到之速度，若符合上述之線性關係，其速度應為此運動之終端速度。
*終端速度是對位置與時間作圖，如下圖，得迴歸線之斜率即為終端速度，每個數據點為取五次數據得平均並作圖之。

<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/35/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B4.png'/>

</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
2.給予學生討論的時間，小組內思考該現象的成因，受何種力? 如何證明自己假說正確?
*(教師從不同組別的討論結果引導黏滯力與終端速度的概念)
*開放給學生思考，教師一旁觀察學生的觀念是否正確，用學生的討論結果引導黏滯力與終端速度的概念，例如雨水落下最終也會成等速度運動。

----
</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">

3.物體於黏滯性液體中落下，其終端速度和那些變因有關? 如何設計實驗證明?
*從學生的第一個實驗結果，不同小組之間會選擇不同半徑的圓球實驗，利用這些數據，引導學生討論出小球的終端速度與小球半徑有關的結論。
*讓學生設計實驗步驟與方法，規劃終端速度與小球半徑的相關實驗，尤其注重以實驗數據圖呈現出相關參數造成的實驗結果，並試著從取出適當的物理量，做出線性關係
*參考 :使用不鏽鋼球直徑2mm、3mm、 4mm、5mm、 6mm,於管徑60 mm下的甘油中,每10公分紀錄一次時間。並求得各種不鏽鋼球大小與終端速度的關係式

<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/35/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B4.png'/>

</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
4.前三項實驗中，讓學生討論黏滯力和那些項目成正相關?

*依照前面的實驗推論，學生應該會推測出黏滯力和物體速度、圓球半徑成正相關。
*推論方式參考:
*從學生的實驗結果會得知速度V正比於r<sup>2</sup>，此時反推合力關係
**重力=浮力+黏滯阻力，重力、浮力都和半徑r<sup>3</sup>成正比，分別另重力=Ar<sup>3</sup>、浮力=Br<sup>3</sup>、黏滯阻力=Cr<sup>m</sup>V (A、B、C都是常數)
**重力=浮力+黏滯阻力 >>> Ar<sup>3</sup>=Br<sup>3</sup>+Cr<sup>m</sup>V
*(A-B)/Cr<sup>3-m</sup>=V 。由於速度V正比於r<sup>2</sup>，因此m=1，回推不鏽鋼球條件下黏滯阻力=CrV ，到這裡教師可以介紹斯托克斯定律：<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/60/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B1.png'/>

</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
5.還有哪些可能的變數?
*阻力來源是黏滯力，必然有黏滯係數影響。

</td>
</tr>
</table>

黏滯液體中的終端速度與黏滯力

2020-03-08T13:41:10Z

呂承新：/* 7.參考說明 */

<s4e>
pid=183
show=原始設計者;簡介
</s4e>

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">一個小球在液體中緩慢下降時，會遭受阻力，請探究此現象。</font>

<div style="border-style: double; width:40%;">
實驗材料：
#壓克力圓筒（60mm）
#甘油液體：1000ml
#直徑2mm、3mm、4mm、5mm和6mm 氮化矽圓球各5個，氮化矽的密度為3.2g/m3
#直徑2mm、3mm、 4mm、5mm、 6mm不鏽鋼球各5個，不鏽鋼的密度為7.64g/m3
#直徑4mm與9.7mm的鋁圓球各5個，鋁的密度為2.72g/m3
#分段計時的碼錶1個
#游標尺1支
#直尺1支
#鐵網1個
#夾子1支
#燒杯1個
#乳膠手套1雙

</div>

</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 1.現象說明==
<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*顯示小球於黏滯液體中的落下速度和預期差多，比原先預測只受重力與浮力還要慢。

<videoflash>aoWkjJYrvDs</videoflash>
</td>
</tr>
<tr>
<td>

</td>
</tr>
</table>

== 2.探究問題（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==

*2.1 思考物體於液體中落下，只受重力與浮力情況下，在液體中落下的時間與距離關係為何? 等速度還是等加速度運動? 如何確認?。
*2.2 給予學生討論的時間，小組內思考該現象的成因，受何種力? 如何證明自己假說正確?(教師從不同組別的討論結果引導黏滯力與終端速度的概念)
*2.3 物體於黏滯性液體中落下，其終端速度和那些變因有關? 如何設計實驗證明?
*2.4 前三項實驗中，讓學生討論黏滯力和那些項目成正相關?
*2.5 還有哪些可能的變數?

== 3.實作項目==

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.1 設計出一項實驗，探究物體在液體中掉落的距離與時間關係。
**3.1.1 實驗數據圖
**3.1.2 分析實驗結果

<img style="width:60%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/81/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E6%96%BC%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%951-1.png'/>
</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.2 設計出一項實驗，探究物體在液體中掉落的終端速度與球體半徑關係。
**3.2.1 實驗數據圖
**3.2.2 分析實驗結果

<img style="width:60%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/85/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B_02.png'/>
</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.3 變化球體半徑，分別探究掉落速度的關係。
**3.3.1 改變小球半徑，分別記錄其距離與時間，推算其速度。
**3.3.2 分析實驗結果

<img style="width:60%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/81/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E6%96%BC%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%951-1.png'/>
</td>
</tr>

</table>

== 4.分析與結論==

*4.1 能從前述所記錄數據與繪製的數據圖中，分析出相關趨勢，結論出可能之定性關係。
*4.2 能進一步從記錄之數據與繪製之數據圖中，萃取出相關重要物理量，進一步繪製關係圖，結論出定量關係式。
*4.3 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有需要設計實驗與執行的項目。

== 5.教學目標與評量==

*5.1 複習力平衡。
*5.2 辨別等速度和等加速度運動。
*5.3 解黏滯阻力與終端速度的概念。
*5.4 建構斯托克斯定律。
*5.5 讓學生學習科學素養，即探究現象、提出假說、實驗證明假說，最後精緻化結果。

==6.參考資料==
*102年全國物理科學力競賽實驗考題

==7.參考說明==
<table style="border:none;">
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
1.思考物體於液體中落下，只受重力與浮力情況下，在液體中落下的時間與距離關係為何? 等速度還是等加速度運動? 如何確認?
*等速度，因為黏滯力和落下速度成正比，最終物體受到的合力為零，因此做等速度運動。
*利用實驗紀錄落下距離與時間，確認物體是否等速度運動。
*<font color=red>實驗步驟參考</font> :將圓球置入溶液中使其自由下落，在已標明刻度之容器中，每間隔10(cm)紀錄圓球經過該刻度之時間(利用可分段計時碼表)，將其得到之距離與時間做線性回歸並觀察其分布是否為一線性趨勢Ｙ＝ａＸ＋ｂ，其中X為時間、Ｙ為距離，故其斜率應為線性回歸後得到之速度，若符合上述之線性關係，其速度應為此運動之終端速度。
*終端速度是對位置與時間作圖，如下圖，得迴歸線之斜率即為終端速度，每個數據點為取五次數據得平均並作圖之。

<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/50/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B2.png'/>

</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
2.給予學生討論的時間，小組內思考該現象的成因，受何種力? 如何證明自己假說正確?
*(教師從不同組別的討論結果引導黏滯力與終端速度的概念)
*開放給學生思考，教師一旁觀察學生的觀念是否正確，用學生的討論結果引導黏滯力與終端速度的概念，例如雨水落下最終也會成等速度運動。

----
</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">

3.物體於黏滯性液體中落下，其終端速度和那些變因有關? 如何設計實驗證明?
*從學生的第一個實驗結果，不同小組之間會選擇不同半徑的圓球實驗，利用這些數據，引導學生討論出小球的終端速度與小球半徑有關的結論。
*讓學生設計實驗步驟與方法，規劃終端速度與小球半徑的相關實驗，尤其注重以實驗數據圖呈現出相關參數造成的實驗結果，並試著從取出適當的物理量，做出線性關係
*參考 :使用不鏽鋼球直徑2mm、3mm、 4mm、5mm、 6mm,於管徑60 mm下的甘油中,每10公分紀錄一次時間。並求得各種不鏽鋼球大小與終端速度的關係式

<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/35/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B4.png'/>

</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
4.前三項實驗中，讓學生討論黏滯力和那些項目成正相關?

*依照前面的實驗推論，學生應該會推測出黏滯力和物體速度、圓球半徑成正相關。
*推論方式參考:
*從學生的實驗結果會得知速度V正比於r<sup>2</sup>，此時反推合力關係
**重力=浮力+黏滯阻力，重力、浮力都和半徑r<sup>3</sup>成正比，分別另重力=Ar<sup>3</sup>、浮力=Br<sup>3</sup>、黏滯阻力=Cr<sup>m</sup>V (A、B、C都是常數)
**重力=浮力+黏滯阻力 >>> Ar<sup>3</sup>=Br<sup>3</sup>+Cr<sup>m</sup>V
*(A-B)/Cr<sup>3-m</sup>=V 。由於速度V正比於r<sup>2</sup>，因此m=1，回推不鏽鋼球條件下黏滯阻力=CrV ，到這裡教師可以介紹斯托克斯定律：<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/60/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B1.png'/>

</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
5.還有哪些可能的變數?
*阻力來源是黏滯力，必然有黏滯係數影響。

</td>
</tr>
</table>

黏滯液體中的終端速度與黏滯力

2020-03-08T13:40:35Z

呂承新：/* 3.實作項目 */

<s4e>
pid=183
show=原始設計者;簡介
</s4e>

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">一個小球在液體中緩慢下降時，會遭受阻力，請探究此現象。</font>

<div style="border-style: double; width:40%;">
實驗材料：
#壓克力圓筒（60mm）
#甘油液體：1000ml
#直徑2mm、3mm、4mm、5mm和6mm 氮化矽圓球各5個，氮化矽的密度為3.2g/m3
#直徑2mm、3mm、 4mm、5mm、 6mm不鏽鋼球各5個，不鏽鋼的密度為7.64g/m3
#直徑4mm與9.7mm的鋁圓球各5個，鋁的密度為2.72g/m3
#分段計時的碼錶1個
#游標尺1支
#直尺1支
#鐵網1個
#夾子1支
#燒杯1個
#乳膠手套1雙

</div>

</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 1.現象說明==
<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*顯示小球於黏滯液體中的落下速度和預期差多，比原先預測只受重力與浮力還要慢。

<videoflash>aoWkjJYrvDs</videoflash>
</td>
</tr>
<tr>
<td>

</td>
</tr>
</table>

== 2.探究問題（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==

*2.1 思考物體於液體中落下，只受重力與浮力情況下，在液體中落下的時間與距離關係為何? 等速度還是等加速度運動? 如何確認?。
*2.2 給予學生討論的時間，小組內思考該現象的成因，受何種力? 如何證明自己假說正確?(教師從不同組別的討論結果引導黏滯力與終端速度的概念)
*2.3 物體於黏滯性液體中落下，其終端速度和那些變因有關? 如何設計實驗證明?
*2.4 前三項實驗中，讓學生討論黏滯力和那些項目成正相關?
*2.5 還有哪些可能的變數?

== 3.實作項目==

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.1 設計出一項實驗，探究物體在液體中掉落的距離與時間關係。
**3.1.1 實驗數據圖
**3.1.2 分析實驗結果

<img style="width:60%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/81/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E6%96%BC%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%951-1.png'/>
</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.2 設計出一項實驗，探究物體在液體中掉落的終端速度與球體半徑關係。
**3.2.1 實驗數據圖
**3.2.2 分析實驗結果

<img style="width:60%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/85/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B_02.png'/>
</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.3 變化球體半徑，分別探究掉落速度的關係。
**3.3.1 改變小球半徑，分別記錄其距離與時間，推算其速度。
**3.3.2 分析實驗結果

<img style="width:60%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/81/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E6%96%BC%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%951-1.png'/>
</td>
</tr>

</table>

== 4.分析與結論==

*4.1 能從前述所記錄數據與繪製的數據圖中，分析出相關趨勢，結論出可能之定性關係。
*4.2 能進一步從記錄之數據與繪製之數據圖中，萃取出相關重要物理量，進一步繪製關係圖，結論出定量關係式。
*4.3 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有需要設計實驗與執行的項目。

== 5.教學目標與評量==

*5.1 複習力平衡。
*5.2 辨別等速度和等加速度運動。
*5.3 解黏滯阻力與終端速度的概念。
*5.4 建構斯托克斯定律。
*5.5 讓學生學習科學素養，即探究現象、提出假說、實驗證明假說，最後精緻化結果。

==6.參考資料==
*102年全國物理科學力競賽實驗考題

==7.參考說明==
<table style="border:none;">
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
1.思考物體於液體中落下，只受重力與浮力情況下，在液體中落下的時間與距離關係為何? 等速度還是等加速度運動? 如何確認?
*等速度，因為黏滯力和落下速度成正比，最終物體受到的合力為零，因此做等速度運動。
*利用實驗紀錄落下距離與時間，確認物體是否等速度運動。
*<font color=red>實驗步驟參考</font> :將圓球置入溶液中使其自由下落，在已標明刻度之容器中，每間隔10(cm)紀錄圓球經過該刻度之時間(利用可分段計時碼表)，將其得到之距離與時間做線性回歸並觀察其分布是否為一線性趨勢Ｙ＝ａＸ＋ｂ，其中X為時間、Ｙ為距離，故其斜率應為線性回歸後得到之速度，若符合上述之線性關係，其速度應為此運動之終端速度。
*終端速度是對位置與時間作圖，如下圖，得迴歸線之斜率即為終端速度，每個數據點為取五次數據得平均並作圖之。

<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/50/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B2.png'/>

</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
2.給予學生討論的時間，小組內思考該現象的成因，受何種力? 如何證明自己假說正確?
*(教師從不同組別的討論結果引導黏滯力與終端速度的概念)
*開放給學生思考，教師一旁觀察學生的觀念是否正確，用學生的討論結果引導黏滯力與終端速度的概念，例如雨水落下最終也會成等速度運動。

----
</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">

3.物體於黏滯性液體中落下，其終端速度和那些變因有關? 如何設計實驗證明?
*從學生的第一個實驗結果，不同小組之間會選擇不同半徑的圓球實驗，利用這些數據，引導學生討論出小球的終端速度與小球半徑有關的結論。
*讓學生設計實驗步驟與方法，規劃終端速度與小球半徑的相關實驗，尤其注重以實驗數據圖呈現出相關參數造成的實驗結果，並試著從取出適當的物理量，做出線性關係
*參考 :使用不鏽鋼球直徑2mm、3mm、 4mm、5mm、 6mm,於管徑60 mm下的甘油中,每10公分紀錄一次時間。並求得各種不鏽鋼球大小與終端速度的關係式

<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/78/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B_04.png'/>

</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
4.前三項實驗中，讓學生討論黏滯力和那些項目成正相關?

*依照前面的實驗推論，學生應該會推測出黏滯力和物體速度、圓球半徑成正相關。
*推論方式參考:
*從學生的實驗結果會得知速度V正比於r<sup>2</sup>，此時反推合力關係
**重力=浮力+黏滯阻力，重力、浮力都和半徑r<sup>3</sup>成正比，分別另重力=Ar<sup>3</sup>、浮力=Br<sup>3</sup>、黏滯阻力=Cr<sup>m</sup>V (A、B、C都是常數)
**重力=浮力+黏滯阻力 >>> Ar<sup>3</sup>=Br<sup>3</sup>+Cr<sup>m</sup>V
*(A-B)/Cr<sup>3-m</sup>=V 。由於速度V正比於r<sup>2</sup>，因此m=1，回推不鏽鋼球條件下黏滯阻力=CrV ，到這裡教師可以介紹斯托克斯定律：<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/60/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B1.png'/>

</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
5.還有哪些可能的變數?
*阻力來源是黏滯力，必然有黏滯係數影響。

</td>
</tr>
</table>

黏滯液體中的終端速度與黏滯力

2020-03-08T13:33:41Z

呂承新：/* 1.現象說明 */

<s4e>
pid=183
show=原始設計者;簡介
</s4e>

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">一個小球在液體中緩慢下降時，會遭受阻力，請探究此現象。</font>

<div style="border-style: double; width:40%;">
實驗材料：
#壓克力圓筒（60mm）
#甘油液體：1000ml
#直徑2mm、3mm、4mm、5mm和6mm 氮化矽圓球各5個，氮化矽的密度為3.2g/m3
#直徑2mm、3mm、 4mm、5mm、 6mm不鏽鋼球各5個，不鏽鋼的密度為7.64g/m3
#直徑4mm與9.7mm的鋁圓球各5個，鋁的密度為2.72g/m3
#分段計時的碼錶1個
#游標尺1支
#直尺1支
#鐵網1個
#夾子1支
#燒杯1個
#乳膠手套1雙

</div>

</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 1.現象說明==
<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*顯示小球於黏滯液體中的落下速度和預期差多，比原先預測只受重力與浮力還要慢。

<videoflash>aoWkjJYrvDs</videoflash>
</td>
</tr>
<tr>
<td>

</td>
</tr>
</table>

== 2.探究問題（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==

*2.1 思考物體於液體中落下，只受重力與浮力情況下，在液體中落下的時間與距離關係為何? 等速度還是等加速度運動? 如何確認?。
*2.2 給予學生討論的時間，小組內思考該現象的成因，受何種力? 如何證明自己假說正確?(教師從不同組別的討論結果引導黏滯力與終端速度的概念)
*2.3 物體於黏滯性液體中落下，其終端速度和那些變因有關? 如何設計實驗證明?
*2.4 前三項實驗中，讓學生討論黏滯力和那些項目成正相關?
*2.5 還有哪些可能的變數?

== 3.實作項目==

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.1 設計出一項實驗，探究物體在液體中掉落的距離與時間關係。
**3.1.1 實驗數據圖
**3.1.2 分析實驗結果

<img style="width:60%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e1/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B_01.png'/>
</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.2 設計出一項實驗，探究物體在液體中掉落的終端速度與球體半徑關係。
**3.2.1 實驗數據圖
**3.2.2 分析實驗結果

<img style="width:60%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/85/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B_02.png'/>
</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.3 變化球體半徑，分別探究掉落速度的關係。
**3.3.1 改變小球半徑，分別記錄其距離與時間，推算其速度。
**3.3.2 分析實驗結果

<img style="width:60%" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f1/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B_03.png'/>
</td>
</tr>

</table>

== 4.分析與結論==

*4.1 能從前述所記錄數據與繪製的數據圖中，分析出相關趨勢，結論出可能之定性關係。
*4.2 能進一步從記錄之數據與繪製之數據圖中，萃取出相關重要物理量，進一步繪製關係圖，結論出定量關係式。
*4.3 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有需要設計實驗與執行的項目。

== 5.教學目標與評量==

*5.1 複習力平衡。
*5.2 辨別等速度和等加速度運動。
*5.3 解黏滯阻力與終端速度的概念。
*5.4 建構斯托克斯定律。
*5.5 讓學生學習科學素養，即探究現象、提出假說、實驗證明假說，最後精緻化結果。

==6.參考資料==
*102年全國物理科學力競賽實驗考題

==7.參考說明==
<table style="border:none;">
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
1.思考物體於液體中落下，只受重力與浮力情況下，在液體中落下的時間與距離關係為何? 等速度還是等加速度運動? 如何確認?
*等速度，因為黏滯力和落下速度成正比，最終物體受到的合力為零，因此做等速度運動。
*利用實驗紀錄落下距離與時間，確認物體是否等速度運動。
*<font color=red>實驗步驟參考</font> :將圓球置入溶液中使其自由下落，在已標明刻度之容器中，每間隔10(cm)紀錄圓球經過該刻度之時間(利用可分段計時碼表)，將其得到之距離與時間做線性回歸並觀察其分布是否為一線性趨勢Ｙ＝ａＸ＋ｂ，其中X為時間、Ｙ為距離，故其斜率應為線性回歸後得到之速度，若符合上述之線性關係，其速度應為此運動之終端速度。
*終端速度是對位置與時間作圖，如下圖，得迴歸線之斜率即為終端速度，每個數據點為取五次數據得平均並作圖之。

<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/50/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B2.png'/>

</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
2.給予學生討論的時間，小組內思考該現象的成因，受何種力? 如何證明自己假說正確?
*(教師從不同組別的討論結果引導黏滯力與終端速度的概念)
*開放給學生思考，教師一旁觀察學生的觀念是否正確，用學生的討論結果引導黏滯力與終端速度的概念，例如雨水落下最終也會成等速度運動。

----
</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">

3.物體於黏滯性液體中落下，其終端速度和那些變因有關? 如何設計實驗證明?
*從學生的第一個實驗結果，不同小組之間會選擇不同半徑的圓球實驗，利用這些數據，引導學生討論出小球的終端速度與小球半徑有關的結論。
*讓學生設計實驗步驟與方法，規劃終端速度與小球半徑的相關實驗，尤其注重以實驗數據圖呈現出相關參數造成的實驗結果，並試著從取出適當的物理量，做出線性關係
*參考 :使用不鏽鋼球直徑2mm、3mm、 4mm、5mm、 6mm,於管徑60 mm下的甘油中,每10公分紀錄一次時間。並求得各種不鏽鋼球大小與終端速度的關係式

<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/78/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B_04.png'/>

</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
4.前三項實驗中，讓學生討論黏滯力和那些項目成正相關?

*依照前面的實驗推論，學生應該會推測出黏滯力和物體速度、圓球半徑成正相關。
*推論方式參考:
*從學生的實驗結果會得知速度V正比於r<sup>2</sup>，此時反推合力關係
**重力=浮力+黏滯阻力，重力、浮力都和半徑r<sup>3</sup>成正比，分別另重力=Ar<sup>3</sup>、浮力=Br<sup>3</sup>、黏滯阻力=Cr<sup>m</sup>V (A、B、C都是常數)
**重力=浮力+黏滯阻力 >>> Ar<sup>3</sup>=Br<sup>3</sup>+Cr<sup>m</sup>V
*(A-B)/Cr<sup>3-m</sup>=V 。由於速度V正比於r<sup>2</sup>，因此m=1，回推不鏽鋼球條件下黏滯阻力=CrV ，到這裡教師可以介紹斯托克斯定律：<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/60/%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%B5%82%E7%AB%AF%E9%80%9F%E5%BA%A6%E8%88%87%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E5%8A%9B1.png'/>

</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
5.還有哪些可能的變數?
*阻力來源是黏滯力，必然有黏滯係數影響。

</td>
</tr>
</table>

圓柱體於黏滯液體中的運動

2020-03-08T13:31:09Z

呂承新：/* 7.參考說明 */

<s4e>
pid=184
show=原始設計者;簡介
</s4e>

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">一個圓柱體在液體中緩慢下降時，會遭受阻力，並且圓柱體落下速度比球體快，請探究此現象。</font>

<div style="border-style: double; width:40%;">
實驗材料：
#壓克力圓筒（60mm）
#甘油液體：1000ml
#直徑4mm與9.7mm的鋁圓球各5個，鋁的密度為2.72g/m3
#直徑6mm、8mm、10mm、12mm的鋁圓柱各一個
#分段計時的碼錶1個
#游標尺1支
#直尺1支
#夾子1支
#燒杯1個
#乳膠手套1雙

</div>

</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 1.現象說明==
<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*顯示小球和圓柱體分別於黏滯液體中的落下速度不同。

<videoflash>OLVyECsCTgo</videoflash>
</td>
</tr>
<tr>
<td>

</td>
</tr>
</table>

==2.探究問題（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==

*2.1 思考圓柱體與小球於液體中落下，其速度不同的原因為何?
*2.2 給予學生討論的時間，小組內思考該現象的成因，受何種力? 如何證明自己假說正確?
*2.3 物體於黏滯性液體中落下，其終端速度和液體密度是否相關? 如何實驗得出液體密度?
*2.4 物體於黏滯性液體中落下，其終端速度和黏滯係數是否相關? 如何實驗得出黏滯係數?
*2.5 探討還有哪些可能的變數?

==3.實作項目==

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.1 設計出一項實驗，探究圓柱體在液體中掉落的距離與時間關係。
**3.1.1 實驗數據圖
**3.1.2 分析實驗結果

<img style="width:70%;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/81/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E6%96%BC%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%951-1.png'/>
</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.2 設計出一項實驗，得出液體密度。
**3.2.1 實驗數據圖
**3.2.2 分析實驗結果

<img style="width:70%;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d7/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E6%96%BC%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%951-2.png'/>
</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.3 設計出一項實驗，得出黏滯係數。
**3.3.1 實驗數據圖
**3.3.2 分析實驗結果

<img style="width:70%;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0c/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E6%96%BC%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%951-3.png'/>
</td>
</tr>

</table>

==4.分析與結論==

*4.1 能從前述所記錄數據與繪製的數據圖中，分析出相關趨勢，結論出可能之定性關係。
*4.2 能進一步從記錄之數據與繪製之數據圖中，粹取出相關重要物理量，進一步繪製關係圖，結論出定量關係式。
*4.3 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有需要設計實驗與執行的項目。

==5.教學目標與評量==

*5.1 建構圓柱體的斯托克斯定律。
*5.2 從需要修正公式這點，讓學生了解當前的理論都是最佳猜測假說。
*5.3 利用現有器材資源，與學習到的知識，設計實驗求得出液體密度、黏滯係數。考驗學生能否融會貫通，以及取適當物理量來實驗分析。
*5.4 讓學生學習科學素養，即探究現象、提出假說、實驗證明假說，最後精緻化結果。

==6.參考資料==
*97年雲嘉區物理科學科能力競賽實驗試題

==7.參考說明==
<table style="border:none;">
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
1. 思考圓柱體與小球於液體中落下，其速度不同的原因為何?
*教師引導學生思考與探究此題目，先讓學生回想之前學過的球體再黏滯液體中掉落速率很小，球也很小，而且液體在各方向都是無限寬廣，那麼小球所受的黏滯力遵守斯托克斯定律為 F=6πηrV ，其中η稱為黏滯係數;V是小球落下的速度;''r''是小球的半徑。然而球體和圓柱體的對稱形狀不同，所受到的黏滯力也會不同，在此埋下黏滯力公式修正的必要性。

</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
2. 給予學生討論的時間，小組內思考該現象的成因，是否應修正公式? 如何修正公式 ? 如何證明自己假說正確?

*引導學生討論出斯托克斯定律需要修正。讓學生自行猜想該如何修正，或教師給予幾種選擇，引導或直接告知學生修正方式，例如: F=6πηr<sup>m</sup>V 、F=6πηrV<sup>m</sup>、F=6πηrVm ，其中m是常數。
*讓學生設計實驗步驟與方法，依據可以整理出的相關參數，自行規劃相關實驗，尤其注重以實驗數據圖呈現出相關參數造成的實驗結果，並試著從圖中萃取出重要的物理量。
<font color=red>參考:</font>
以F=6πηr<sup>m</sup>V為例，當圓柱體在甘油中落下的速度達到一個恆定值，即達到終端速度時，圓柱體受力達到平衡，即有

式中V=2πr<sup>3</sup>是圓柱體的體積，於是可得
<table>
<tr><td>V<sub>pg</sub> = V<sub>p'g</sub> + 6πηr<sup>m</sup> V<sub>T</sub></td></tr>
<tr><td>V<sub>T</sub> = (g/3η) r<sup>3-m</sup> (p-p')......(A1)</td></tr>
</table>

由下降距離L(30cm)和測量之時間(t)，可得 V<sub>T</sub> = L/t ，結合式(A2)便可得

V<sub>T</sub> = L/t = (g/3kη) r<sup>3-m</sup> (p-p') = cr<sup>3-m</sup> (p-p') ，c為 g/3kη

式子兩邊同取''ln''，即得

<table>
<tr><td>ln(L/t) = ln(p-p')c + (3-m) ln(r)</td></tr>
<tr><td>⇒ ln(⁡t) = (m-3)ln(r) + ln(L) - ln(p-p')c</td></tr>
</table>

取不同直徑的鋁圓球體，在固定距離內量測其落下時間t，並描繪''ln⁡'' t-''ln'' ⁡r圖形，由上式得知圖形應為直線，由直線的斜率就可以求出指數m

<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1b/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E6%96%BC%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%951-4.png'/>

圖中斜率為-1.019，由此可以得到 <font color="red">m - 3 = -1.019 ⇒ m = 1.98</font>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">

3. 物體於黏滯性液體中落下，其終端速度和液體密度是否相關? 如何實驗得出液體密度?

<font color=red>參考：</font>從學生實驗結果當中引導出式(A1)。接著讓學生設計實驗步驟與方式，量測液體密度根據式(A1)，因為m相且<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2d/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E6%96%BC%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%9511.png'/>也相同，故V<sub>T</sub>-ρ為線性關係因此可得知V<sub>T</sub>=L/t ∝ρ→ 1/t ∝ρ

如下圖所示

<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3d/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E6%96%BC%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%951-5.png'/>

直線在ρ軸上的截距即為ρ′，所以為ρ′=1.252x10<sup>3</sup> kg/m<sup>3</sup>，而實驗所用之甘油密度為1.25以上，所得出結果相當吻合。
</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
4.物體於黏滯性液體中落下，其終端速度和黏滯係數是否相關? 如何實驗得出黏滯係數?
*讓學生設計實驗與步驟，利用所求得的甘油密度跟提供的圓柱體推得黏滯係數
*參考:
*根據式(A1)
*V<sub>t</sub>=gr<sup>2</sup>(ρ-ρ′)/3η
*整理後得ηV<sub>t</sub>=gr<sup>2</sup>(ρ-ρ′)/3 ，另Y= gr<sup>2</sup>(ρ-ρ′)/3、X=V<sub>t</sub>作圖，斜率即是黏滯係數η

</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
5.探討還有哪些可能的變數?
*從受力 Vρg=Vρ' g+6πηr<sup>m</sup> V<sub>T</sub> 來看，其中體積V和半徑r有關，會影響的變數就是半徑r、物體密度ρ、液體密度ρ^'以及黏滯係數η。

</td>
</tr>
</table>

圓柱體於黏滯液體中的運動

2020-03-08T13:29:39Z

呂承新：/* 3.實作項目 */

<s4e>
pid=184
show=原始設計者;簡介
</s4e>

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">一個圓柱體在液體中緩慢下降時，會遭受阻力，並且圓柱體落下速度比球體快，請探究此現象。</font>

<div style="border-style: double; width:40%;">
實驗材料：
#壓克力圓筒（60mm）
#甘油液體：1000ml
#直徑4mm與9.7mm的鋁圓球各5個，鋁的密度為2.72g/m3
#直徑6mm、8mm、10mm、12mm的鋁圓柱各一個
#分段計時的碼錶1個
#游標尺1支
#直尺1支
#夾子1支
#燒杯1個
#乳膠手套1雙

</div>

</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 1.現象說明==
<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*顯示小球和圓柱體分別於黏滯液體中的落下速度不同。

<videoflash>OLVyECsCTgo</videoflash>
</td>
</tr>
<tr>
<td>

</td>
</tr>
</table>

==2.探究問題（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==

*2.1 思考圓柱體與小球於液體中落下，其速度不同的原因為何?
*2.2 給予學生討論的時間，小組內思考該現象的成因，受何種力? 如何證明自己假說正確?
*2.3 物體於黏滯性液體中落下，其終端速度和液體密度是否相關? 如何實驗得出液體密度?
*2.4 物體於黏滯性液體中落下，其終端速度和黏滯係數是否相關? 如何實驗得出黏滯係數?
*2.5 探討還有哪些可能的變數?

==3.實作項目==

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.1 設計出一項實驗，探究圓柱體在液體中掉落的距離與時間關係。
**3.1.1 實驗數據圖
**3.1.2 分析實驗結果

<img style="width:70%;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/81/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E6%96%BC%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%951-1.png'/>
</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.2 設計出一項實驗，得出液體密度。
**3.2.1 實驗數據圖
**3.2.2 分析實驗結果

<img style="width:70%;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d7/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E6%96%BC%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%951-2.png'/>
</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.3 設計出一項實驗，得出黏滯係數。
**3.3.1 實驗數據圖
**3.3.2 分析實驗結果

<img style="width:70%;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0c/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E6%96%BC%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%951-3.png'/>
</td>
</tr>

</table>

==4.分析與結論==

*4.1 能從前述所記錄數據與繪製的數據圖中，分析出相關趨勢，結論出可能之定性關係。
*4.2 能進一步從記錄之數據與繪製之數據圖中，粹取出相關重要物理量，進一步繪製關係圖，結論出定量關係式。
*4.3 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有需要設計實驗與執行的項目。

==5.教學目標與評量==

*5.1 建構圓柱體的斯托克斯定律。
*5.2 從需要修正公式這點，讓學生了解當前的理論都是最佳猜測假說。
*5.3 利用現有器材資源，與學習到的知識，設計實驗求得出液體密度、黏滯係數。考驗學生能否融會貫通，以及取適當物理量來實驗分析。
*5.4 讓學生學習科學素養，即探究現象、提出假說、實驗證明假說，最後精緻化結果。

==6.參考資料==
*97年雲嘉區物理科學科能力競賽實驗試題

==7.參考說明==
<table style="border:none;">
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
1. 思考圓柱體與小球於液體中落下，其速度不同的原因為何?
*教師引導學生思考與探究此題目，先讓學生回想之前學過的球體再黏滯液體中掉落速率很小，球也很小，而且液體在各方向都是無限寬廣，那麼小球所受的黏滯力遵守斯托克斯定律為 F=6πηrV ，其中η稱為黏滯係數;V是小球落下的速度;''r''是小球的半徑。然而球體和圓柱體的對稱形狀不同，所受到的黏滯力也會不同，在此埋下黏滯力公式修正的必要性。

</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
2. 給予學生討論的時間，小組內思考該現象的成因，是否應修正公式? 如何修正公式 ? 如何證明自己假說正確?

*引導學生討論出斯托克斯定律需要修正。讓學生自行猜想該如何修正，或教師給予幾種選擇，引導或直接告知學生修正方式，例如: F=6πηr<sup>m</sup>V 、F=6πηrV<sup>m</sup>、F=6πηrVm ，其中m是常數。
*讓學生設計實驗步驟與方法，依據可以整理出的相關參數，自行規劃相關實驗，尤其注重以實驗數據圖呈現出相關參數造成的實驗結果，並試著從圖中萃取出重要的物理量。
<font color=red>參考:</font>
以F=6πηr<sup>m</sup>V為例，當圓柱體在甘油中落下的速度達到一個恆定值，即達到終端速度時，圓柱體受力達到平衡，即有

式中V=2πr<sup>3</sup>是圓柱體的體積，於是可得
<table>
<tr><td>V<sub>pg</sub> = V<sub>p'g</sub> + 6πηr<sup>m</sup> V<sub>T</sub></td></tr>
<tr><td>V<sub>T</sub> = (g/3η) r<sup>3-m</sup> (p-p')......(A1)</td></tr>
</table>

由下降距離L(30cm)和測量之時間(t)，可得 V<sub>T</sub> = L/t ，結合式(A2)便可得

V<sub>T</sub> = L/t = (g/3kη) r<sup>3-m</sup> (p-p') = cr<sup>3-m</sup> (p-p') ，c為 g/3kη

式子兩邊同取''ln''，即得

<table>
<tr><td>ln(L/t) = ln(p-p')c + (3-m) ln(r)</td></tr>
<tr><td>⇒ ln(⁡t) = (m-3)ln(r) + ln(L) - ln(p-p')c</td></tr>
</table>

取不同直徑的鋁圓球體，在固定距離內量測其落下時間t，並描繪''ln⁡'' t-''ln'' ⁡r圖形，由上式得知圖形應為直線，由直線的斜率就可以求出指數m

<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6f/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E5%9C%A8%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%95_%E5%8F%83%E8%80%83%E8%AA%AA%E6%98%8E1.png'/>

圖中斜率為-1.019，由此可以得到 <font color="red">m - 3 = -1.019 ⇒ m = 1.98</font>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">

3. 物體於黏滯性液體中落下，其終端速度和液體密度是否相關? 如何實驗得出液體密度?

<font color=red>參考：</font>從學生實驗結果當中引導出式(A1)。接著讓學生設計實驗步驟與方式，量測液體密度根據式(A1)，因為m相且<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2d/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E6%96%BC%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%9511.png'/>也相同，故V<sub>T</sub>-ρ為線性關係因此可得知V<sub>T</sub>=L/t ∝ρ→ 1/t ∝ρ

如下圖所示

<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4a/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E5%9C%A8%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%95_%E5%8F%83%E8%80%83%E8%AA%AA%E6%98%8E2.png'/>

直線在ρ軸上的截距即為ρ′，所以為ρ′=1.252x10<sup>3</sup> kg/m<sup>3</sup>，而實驗所用之甘油密度為1.25以上，所得出結果相當吻合。
</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
4.物體於黏滯性液體中落下，其終端速度和黏滯係數是否相關? 如何實驗得出黏滯係數?
*讓學生設計實驗與步驟，利用所求得的甘油密度跟提供的圓柱體推得黏滯係數
*參考:
*根據式(A1)
*V<sub>t</sub>=gr<sup>2</sup>(ρ-ρ′)/3η
*整理後得ηV<sub>t</sub>=gr<sup>2</sup>(ρ-ρ′)/3 ，另Y= gr<sup>2</sup>(ρ-ρ′)/3、X=V<sub>t</sub>作圖，斜率即是黏滯係數η

</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
5.探討還有哪些可能的變數?
*從受力 Vρg=Vρ' g+6πηr<sup>m</sup> V<sub>T</sub> 來看，其中體積V和半徑r有關，會影響的變數就是半徑r、物體密度ρ、液體密度ρ^'以及黏滯係數η。

</td>
</tr>
</table>

圓柱體於黏滯液體中的運動

2020-03-08T13:26:54Z

呂承新：/* 1.現象說明 */

<s4e>
pid=184
show=原始設計者;簡介
</s4e>

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">一個圓柱體在液體中緩慢下降時，會遭受阻力，並且圓柱體落下速度比球體快，請探究此現象。</font>

<div style="border-style: double; width:40%;">
實驗材料：
#壓克力圓筒（60mm）
#甘油液體：1000ml
#直徑4mm與9.7mm的鋁圓球各5個，鋁的密度為2.72g/m3
#直徑6mm、8mm、10mm、12mm的鋁圓柱各一個
#分段計時的碼錶1個
#游標尺1支
#直尺1支
#夾子1支
#燒杯1個
#乳膠手套1雙

</div>

</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 1.現象說明==
<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*顯示小球和圓柱體分別於黏滯液體中的落下速度不同。

<videoflash>OLVyECsCTgo</videoflash>
</td>
</tr>
<tr>
<td>

</td>
</tr>
</table>

==2.探究問題（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==

*2.1 思考圓柱體與小球於液體中落下，其速度不同的原因為何?
*2.2 給予學生討論的時間，小組內思考該現象的成因，受何種力? 如何證明自己假說正確?
*2.3 物體於黏滯性液體中落下，其終端速度和液體密度是否相關? 如何實驗得出液體密度?
*2.4 物體於黏滯性液體中落下，其終端速度和黏滯係數是否相關? 如何實驗得出黏滯係數?
*2.5 探討還有哪些可能的變數?

==3.實作項目==

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.1 設計出一項實驗，探究圓柱體在液體中掉落的距離與時間關係。
**3.1.1 實驗數據圖
**3.1.2 分析實驗結果

<img style="width:70%;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bc/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E5%9C%A8%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%95_%E8%A8%AD%E8%A8%88%E5%AF%A6%E9%A9%971.png'/>
</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.2 設計出一項實驗，得出液體密度。
**3.2.1 實驗數據圖
**3.2.2 分析實驗結果

<img style="width:70%;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/99/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E5%9C%A8%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%95_%E8%A8%AD%E8%A8%88%E5%AF%A6%E9%A9%972.png'/>
</td>
</tr>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*3.3 設計出一項實驗，得出黏滯係數。
**3.3.1 實驗數據圖
**3.3.2 分析實驗結果

<img style="width:70%;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b5/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E5%9C%A8%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%95_%E8%A8%AD%E8%A8%88%E5%AF%A6%E9%A9%973.png'/>
</td>
</tr>

</table>

==4.分析與結論==

*4.1 能從前述所記錄數據與繪製的數據圖中，分析出相關趨勢，結論出可能之定性關係。
*4.2 能進一步從記錄之數據與繪製之數據圖中，粹取出相關重要物理量，進一步繪製關係圖，結論出定量關係式。
*4.3 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有需要設計實驗與執行的項目。

==5.教學目標與評量==

*5.1 建構圓柱體的斯托克斯定律。
*5.2 從需要修正公式這點，讓學生了解當前的理論都是最佳猜測假說。
*5.3 利用現有器材資源，與學習到的知識，設計實驗求得出液體密度、黏滯係數。考驗學生能否融會貫通，以及取適當物理量來實驗分析。
*5.4 讓學生學習科學素養，即探究現象、提出假說、實驗證明假說，最後精緻化結果。

==6.參考資料==
*97年雲嘉區物理科學科能力競賽實驗試題

==7.參考說明==
<table style="border:none;">
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
1. 思考圓柱體與小球於液體中落下，其速度不同的原因為何?
*教師引導學生思考與探究此題目，先讓學生回想之前學過的球體再黏滯液體中掉落速率很小，球也很小，而且液體在各方向都是無限寬廣，那麼小球所受的黏滯力遵守斯托克斯定律為 F=6πηrV ，其中η稱為黏滯係數;V是小球落下的速度;''r''是小球的半徑。然而球體和圓柱體的對稱形狀不同，所受到的黏滯力也會不同，在此埋下黏滯力公式修正的必要性。

</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
2. 給予學生討論的時間，小組內思考該現象的成因，是否應修正公式? 如何修正公式 ? 如何證明自己假說正確?

*引導學生討論出斯托克斯定律需要修正。讓學生自行猜想該如何修正，或教師給予幾種選擇，引導或直接告知學生修正方式，例如: F=6πηr<sup>m</sup>V 、F=6πηrV<sup>m</sup>、F=6πηrVm ，其中m是常數。
*讓學生設計實驗步驟與方法，依據可以整理出的相關參數，自行規劃相關實驗，尤其注重以實驗數據圖呈現出相關參數造成的實驗結果，並試著從圖中萃取出重要的物理量。
<font color=red>參考:</font>
以F=6πηr<sup>m</sup>V為例，當圓柱體在甘油中落下的速度達到一個恆定值，即達到終端速度時，圓柱體受力達到平衡，即有

式中V=2πr<sup>3</sup>是圓柱體的體積，於是可得
<table>
<tr><td>V<sub>pg</sub> = V<sub>p'g</sub> + 6πηr<sup>m</sup> V<sub>T</sub></td></tr>
<tr><td>V<sub>T</sub> = (g/3η) r<sup>3-m</sup> (p-p')......(A1)</td></tr>
</table>

由下降距離L(30cm)和測量之時間(t)，可得 V<sub>T</sub> = L/t ，結合式(A2)便可得

V<sub>T</sub> = L/t = (g/3kη) r<sup>3-m</sup> (p-p') = cr<sup>3-m</sup> (p-p') ，c為 g/3kη

式子兩邊同取''ln''，即得

<table>
<tr><td>ln(L/t) = ln(p-p')c + (3-m) ln(r)</td></tr>
<tr><td>⇒ ln(⁡t) = (m-3)ln(r) + ln(L) - ln(p-p')c</td></tr>
</table>

取不同直徑的鋁圓球體，在固定距離內量測其落下時間t，並描繪''ln⁡'' t-''ln'' ⁡r圖形，由上式得知圖形應為直線，由直線的斜率就可以求出指數m

<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6f/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E5%9C%A8%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%95_%E5%8F%83%E8%80%83%E8%AA%AA%E6%98%8E1.png'/>

圖中斜率為-1.019，由此可以得到 <font color="red">m - 3 = -1.019 ⇒ m = 1.98</font>

<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">

3. 物體於黏滯性液體中落下，其終端速度和液體密度是否相關? 如何實驗得出液體密度?

<font color=red>參考：</font>從學生實驗結果當中引導出式(A1)。接著讓學生設計實驗步驟與方式，量測液體密度根據式(A1)，因為m相且<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2d/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E6%96%BC%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%9511.png'/>也相同，故V<sub>T</sub>-ρ為線性關係因此可得知V<sub>T</sub>=L/t ∝ρ→ 1/t ∝ρ

如下圖所示

<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4a/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E9%AB%94%E5%9C%A8%E9%BB%8F%E6%BB%AF%E6%B6%B2%E9%AB%94%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%81%8B%E5%8B%95_%E5%8F%83%E8%80%83%E8%AA%AA%E6%98%8E2.png'/>

直線在ρ軸上的截距即為ρ′，所以為ρ′=1.252x10<sup>3</sup> kg/m<sup>3</sup>，而實驗所用之甘油密度為1.25以上，所得出結果相當吻合。
</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
4.物體於黏滯性液體中落下，其終端速度和黏滯係數是否相關? 如何實驗得出黏滯係數?
*讓學生設計實驗與步驟，利用所求得的甘油密度跟提供的圓柱體推得黏滯係數
*參考:
*根據式(A1)
*V<sub>t</sub>=gr<sup>2</sup>(ρ-ρ′)/3η
*整理後得ηV<sub>t</sub>=gr<sup>2</sup>(ρ-ρ′)/3 ，另Y= gr<sup>2</sup>(ρ-ρ′)/3、X=V<sub>t</sub>作圖，斜率即是黏滯係數η

</td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
----
5.探討還有哪些可能的變數?
*從受力 Vρg=Vρ' g+6πηr<sup>m</sup> V<sub>T</sub> 來看，其中體積V和半徑r有關，會影響的變數就是半徑r、物體密度ρ、液體密度ρ^'以及黏滯係數η。

</td>
</tr>
</table>

光的三原色與簡易光譜儀

2020-02-20T06:11:40Z

呂承新：已建立頁面，內容為 "<table style='border:none'> <tr> <td style="vertical-align:text-top;"> <font size="4">彩虹的七種光都是由光的三原色（R紅、G綠、B藍）以不同的…"

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">彩虹的七種光都是由光的三原色（R紅、G綠、B藍）以不同的比例構成的，接下來我們將利用簡易的光譜儀來探索光的奧妙！</font>

<font size="4"></font>
</td>
<td rowspan="2">

<div style="border-style: double;">
實驗材料：
*1.
*2.
*3.
*4.
*5.
*6.
*7.
*8.
*9.
*10.
*11.
*12.
*13.
*14.

</div>

</td>
</tr>
<tr>
<td>
</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 現象說明 ==
<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/64/%E7%B0%A1%E6%98%93%E5%85%89%E8%AD%9C%E5%84%80%E6%95%99%E6%A1%88%E5%9C%96%E4%B8%80.jpg'/>

== 探究問題 ==

*2.1 將紅、綠、藍三色蠟筆混和觀察其顏色。
*2.2 將紅、綠、藍三色光混和觀察其顏色。
*2.3 將紅＋綠、紅＋藍、綠＋藍，三種不同組合比較用蠟筆和色光的差別。

== 實作項目 ==
*3.1 利用簡易光譜儀去觀察不同色光有什麼差別，並利用蠟筆將所看到的光譜記錄下來。
**3.1.1日光燈
**3.1.2LED燈
**3.1.3微弱的太陽光

== 分析與結論==

*4.1 在前面所看到三種不同燈源一樣都是發出白光，為什麼會有不同的光譜線呢？
*4.2 有哪些光源屬於吸收光譜那些屬於發射光譜。
*4.3 有哪些光源屬於連續光譜那些屬於不連續光譜。

== 教學目標與評量==

*5.1 了解光譜的概念。
*5.2 可以說出吸收光譜與發射散光譜的差異。
*5.3 了解什麼是連續光譜和不連續光譜。

==參考資料==
*1.

利用壓克力圓柱測定未知液體折射率

2020-02-20T03:41:06Z

呂承新：已建立頁面，內容為 "<table style='border:none'> <tr> <td style="vertical-align:text-top;"> <font size="4">利用所提供的燒杯與壓克力圓柱，設計實驗架構以測量未知…"

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">利用所提供的燒杯與壓克力圓柱，設計實驗架構以測量未知液體的折射率。</font>

<font size="4"></font>
</td>
<td rowspan="2">

<div style="border-style: double;">
實驗材料：
*1. 未知溶液 500 mL
*2. 100 mL燒杯 1個
*3. 250 mL燒杯 1個
*4. 500 mL燒杯 1個
*5. 10 mL量筒 1個
*6. 圓柱(a、b、c、d、e) 各1支
*7. 游標卡尺 1支
*8. 15 cm直尺 1支
*9. 固定鐵架座 1個
*10. 棉線 2米
*11. 螺帽 1個
*12. 抹布 1條
*13. 方格紙數張
*14. 油性麥克筆 1支
*15. 水平儀 1個
*16. 剪刀 1支

</div>

</td>
</tr>
<tr>
<td>
</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 現象說明 ==
<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/11/%E5%90%B3%E6%86%B2%E6%98%8C%E6%95%99%E6%8E%8812.1.png'/>

== 探究問題 ==

*2.1 說明從空氣中看水中物體時體積的變化為何。
*2.2 思考光從光疏介質照射入光密介質入射角與折射角的關係，並說明。
*2.3 思考光從光密介質照射入光疏介質入射角與折射角的關係，並說明。

== 實作項目 ==
*3.1 取燒杯置於方格紙上，利用方格紙找出燒杯底部之圓心，再取一支圓柱，使用游標尺量測圓柱直徑，將圓柱立於燒杯內，並使圓柱之圓心與燒杯之圓心重疊，於燒杯中注入待測液體，液體高度需使水中圓柱成像清晰可判讀，於固定鐵架座繫上兩段細綿線，並在細綿線尾端繫上重錘，移動兩鉛錘線對齊水中圓柱影像兩側，測量兩鉛錘線間距，即為水中影像之直徑。
**3.1.1實驗數據圖
**<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/de/%E5%90%B3%E6%86%B2%E6%98%8C%E6%95%99%E6%8E%8812.2.png'/>
:*3.1.2分析實驗結果

== 分析與結論==

*4.1在實驗過程中有哪些因素是可以避免且提升準確度。
*4.2實驗過程中所需的測量工具是否準確？
*4.3能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有需要設計實驗與執行的項目。

== 教學目標與評量==

*5.1瞭解光經由不同的介質偏折角度會有所不同。
*5.2對斯乃耳定律更加的熟悉。
*5.3有效的利用工具量測出預期的結果。

==參考資料==
*1.108學年度高級中學數理及資訊學科能力競賽全國賽-物理科實驗試題

光碟片光柵繞射

2019-12-15T13:21:32Z

呂承新：/* 實作項目 */

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">利用光碟片進行雷射光繞射實驗，依照原理說明設計實驗架構並據以進行各項研究分析與現象探討。</font>

<font size="4"></font>
</td>
<td rowspan="2">

<div style="border-style: double;">
實驗材料：
*1. 固定鐵架座 2座
*2. 鐵夾 3組
*3. 屏幕 1張
*4. 雷射筆 1支
*5. 光碟片 2片
*6. 鐵棒 2支
*7. 方格紙 3張
*8. B4白紙 10張
*9. 直尺 1支
*10. 布尺 1支
*11. 膠帶 1捲
*12. 雙面膠 1捲
*13. 剪刀 1支

</div>

</td>
</tr>
<tr>
<td>
</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 現象說明 ==
<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a6/%E5%85%89%E5%AD%B811-00.jpg'/>

== 探究問題 ==

*2.1 思考光照射到光滑平面和粗糙平面上光徑上的異同
*2.2 思考為什麼雷射光照射到光碟片會有亮暗紋的現象
*2.3 比較不同的光碟(DVD、CD、Blue-Ray)亮暗紋會有什麼改變
*2.4 比較不同色光的雷色筆亮暗紋會有什麼改變

== 實作項目 ==
*3.1針對不同的亮紋去量測距離中央亮紋的高度(h)時，每一組h的數值均進行三次量測，再取其平均，再藉由d×sinθ=N×λ，進一步求出光碟上溝槽間距（d）。
**3.1.1實驗數據圖
**<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/65/%E5%85%89%E5%AD%B811-01.png'/>
**<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b9/%E5%85%89%E5%AD%B811-02.png'/>
:*3.1.2分析實驗結果

== 分析與結論==

*4.1 能從前述所記錄數據與繪製的數據圖中，分析出相關趨勢，結論出可能之定性關係。
*4.2 能進一步從記錄之數據與繪製之數據圖中，粹取出相關重要物理量，進一步繪製關係圖，結論出定量關係式。
*4.3 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有需要設計實驗與執行的項目。

== 教學目標與評量==

*5.1 光在任何的界面都會遵循反射定律
*5.2 對光的繞射有更深層的認識和理解
*5.3 利用現有器材資源，與學習到的知識，考驗學生能否融會貫通，以及取適當物理量來實驗分析。
*5.4 讓學生學習科學素養，即探究現象、提出假說、實驗證明假說，最後精緻化結果。

==參考資料==
*1.2019台中區學力測驗實驗題

光碟片光柵繞射

2019-12-15T13:20:44Z

呂承新：/* 實作項目 */

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">利用光碟片進行雷射光繞射實驗，依照原理說明設計實驗架構並據以進行各項研究分析與現象探討。</font>

<font size="4"></font>
</td>
<td rowspan="2">

<div style="border-style: double;">
實驗材料：
*1. 固定鐵架座 2座
*2. 鐵夾 3組
*3. 屏幕 1張
*4. 雷射筆 1支
*5. 光碟片 2片
*6. 鐵棒 2支
*7. 方格紙 3張
*8. B4白紙 10張
*9. 直尺 1支
*10. 布尺 1支
*11. 膠帶 1捲
*12. 雙面膠 1捲
*13. 剪刀 1支

</div>

</td>
</tr>
<tr>
<td>
</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 現象說明 ==
<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a6/%E5%85%89%E5%AD%B811-00.jpg'/>

== 探究問題 ==

*2.1 思考光照射到光滑平面和粗糙平面上光徑上的異同
*2.2 思考為什麼雷射光照射到光碟片會有亮暗紋的現象
*2.3 比較不同的光碟(DVD、CD、Blue-Ray)亮暗紋會有什麼改變
*2.4 比較不同色光的雷色筆亮暗紋會有什麼改變

== 實作項目 ==
*3.1針對不同的亮紋去量測距離中央亮紋的高度(h)時，每一組h的數值均進行三次量測，再取其平均，再藉由d×sinθ=N×λ，進一步求出光碟上溝槽間距（d）。
**3.1.1實驗數據圖
**<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/65/%E5%85%89%E5%AD%B811-01.png'/>
**<img src='https://commons.wikimedia.org/wiki/File:%E5%85%89%E5%AD%B811-02.png'/>
:*3.1.2分析實驗結果

== 分析與結論==

*4.1 能從前述所記錄數據與繪製的數據圖中，分析出相關趨勢，結論出可能之定性關係。
*4.2 能進一步從記錄之數據與繪製之數據圖中，粹取出相關重要物理量，進一步繪製關係圖，結論出定量關係式。
*4.3 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有需要設計實驗與執行的項目。

== 教學目標與評量==

*5.1 光在任何的界面都會遵循反射定律
*5.2 對光的繞射有更深層的認識和理解
*5.3 利用現有器材資源，與學習到的知識，考驗學生能否融會貫通，以及取適當物理量來實驗分析。
*5.4 讓學生學習科學素養，即探究現象、提出假說、實驗證明假說，最後精緻化結果。

==參考資料==
*1.2019台中區學力測驗實驗題

凸透鏡測定物體折射率

2019-12-15T13:19:57Z

呂承新：已建立頁面，內容為 "<table style='border:none'> <tr> <td style="vertical-align:text-top;"> <font size="4">利用成像在透明待測物底部的位置測量出透明待測物的折射…"

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">利用成像在透明待測物底部的位置測量出透明待測物的折射率。</font>

<font size="4"></font>
</td>
<td rowspan="2">

<div style="border-style: double;">
實驗材料：
*1. 凸透鏡 1個
*2. 固定鐵架座 1座
*3. 透明壓克力塊 7塊
*4. 三叉夾（小） 1支
*5. 手電筒 1支
*6. 固定夾 4個
*7. 鐵棒 2支
*8. 方格紙 3張
*9. 直尺 1支
*10. 量角器 1個
*11. 膠帶 1捲
*12. 剪刀 1支

</div>

</td>
</tr>
<tr>
<td>
</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 現象說明 ==
<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/54/%E5%85%89%E5%AD%B810-01.png'/>

== 探究問題 ==

*2.1思考光從光疏介質照射入光密介質和光從光密介質照射入光疏介質光徑的差別。
*2.2 思考在一樣條件的入射光照射不同厚度透鏡的光徑差別。

== 實作項目 ==
*3.1 將光源和凸透鏡固定於同一根鐵棒，並將方格紙固定於桌面作為屏幕，調整透鏡至屏幕的距離，直到透過壓克力塊在屏幕的成像清晰，並紀錄透鏡到壓克力表面距離，取壓克力塊的高度差與透鏡到壓克力塊表面距離的差做圖並取迴歸曲線，其斜率為物體折射率倒數。
**3.1.1實驗數據圖
**<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9d/%E5%85%89%E5%AD%B810-02.png'/>
:*3.1.2分析實驗結果

== 分析與結論==

*4.1 能從所記錄數據與繪製的數據圖中,瞭解還有需要設計實驗與執行的項目。
*4.2能進一步從記錄之數據與繪製之數據圖中,粹取出相關重要物理量,進一步繪製關係圖,結論出定量關係式。

== 教學目標與評量==

*5.1 從需要修正公式這點，讓學生了解當前的理論都是最佳猜測假說。
*5.2 讓學生學習科學素養，即探究現象、提出假說、實驗證明假說，最後精緻化結果。
*5.3 讓學生更熟悉禿透鏡成像原理。

==參考資料==
*1. 2017台中區學力測驗實驗題

光碟片光柵繞射

2019-12-15T13:12:35Z

呂承新：已建立頁面，內容為 "<table style='border:none'> <tr> <td style="vertical-align:text-top;"> <font size="4">利用光碟片進行雷射光繞射實驗，依照原理說明設計實驗架…"

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">利用光碟片進行雷射光繞射實驗，依照原理說明設計實驗架構並據以進行各項研究分析與現象探討。</font>

<font size="4"></font>
</td>
<td rowspan="2">

<div style="border-style: double;">
實驗材料：
*1. 固定鐵架座 2座
*2. 鐵夾 3組
*3. 屏幕 1張
*4. 雷射筆 1支
*5. 光碟片 2片
*6. 鐵棒 2支
*7. 方格紙 3張
*8. B4白紙 10張
*9. 直尺 1支
*10. 布尺 1支
*11. 膠帶 1捲
*12. 雙面膠 1捲
*13. 剪刀 1支

</div>

</td>
</tr>
<tr>
<td>
</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 現象說明 ==
<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a6/%E5%85%89%E5%AD%B811-00.jpg'/>

== 探究問題 ==

*2.1 思考光照射到光滑平面和粗糙平面上光徑上的異同
*2.2 思考為什麼雷射光照射到光碟片會有亮暗紋的現象
*2.3 比較不同的光碟(DVD、CD、Blue-Ray)亮暗紋會有什麼改變
*2.4 比較不同色光的雷色筆亮暗紋會有什麼改變

== 實作項目 ==
*3.1
**3.1.1實驗數據圖
**<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/65/%E5%85%89%E5%AD%B811-01.png'/>
**<img src='https://commons.wikimedia.org/wiki/File:%E5%85%89%E5%AD%B811-02.png'/>
:*3.1.2分析實驗結果

== 分析與結論==

*4.1 能從前述所記錄數據與繪製的數據圖中，分析出相關趨勢，結論出可能之定性關係。
*4.2 能進一步從記錄之數據與繪製之數據圖中，粹取出相關重要物理量，進一步繪製關係圖，結論出定量關係式。
*4.3 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有需要設計實驗與執行的項目。

== 教學目標與評量==

*5.1 光在任何的界面都會遵循反射定律
*5.2 對光的繞射有更深層的認識和理解
*5.3 利用現有器材資源，與學習到的知識，考驗學生能否融會貫通，以及取適當物理量來實驗分析。
*5.4 讓學生學習科學素養，即探究現象、提出假說、實驗證明假說，最後精緻化結果。

==參考資料==
*1.2019台中區學力測驗實驗題

壓克力折射率之探究

2019-10-07T07:55:40Z

呂承新：已建立頁面，內容為 "<table style='border:none'> <tr> <td style="vertical-align:text-top;"> <font size="4">藉由入射光照射在壓克力塊上形成的反射光和折射光之光程…"

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">藉由入射光照射在壓克力塊上形成的反射光和折射光之光程差來探討壓克力之折射率。</font>

<font size="4"></font>
</td>
<td rowspan="2">

<div style="border-style: double;">
實驗材料：
*1. 15cm塑膠直尺 1支
*2. 30cm長尺 1支
*3. 壓克力板 1個
*4. 細簽字筆 1支
*5. 游標卡尺 1支
*6. 西卡紙 1張
*7. 方格紙數張
*8. 固定鐵架座 1個
*9. 鐵柱 3個
*10. 固定夾(包含一個試管夾) 3個
*11. 紅光雷射筆 1支
*12. 長尾夾 5個
*13. 量角器 1個
*14. 白紙 1張

</div>

</td>
</tr>
<tr>
<td>
</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 現象說明 ==
<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bf/%E5%A3%93%E5%85%8B%E5%8A%9B%E6%8A%98%E5%B0%84%E7%8E%87%E4%B9%8B%E6%8E%A2%E7%A9%B62.png'/>
<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3c/%E5%A3%93%E5%85%8B%E5%8A%9B%E6%8A%98%E5%B0%84%E7%8E%87%E4%B9%8B%E6%8E%A2%E7%A9%B63.png'/>

== 探究問題 ==

*2.1思考光在行徑的過程中遇到介質面光會有什麼現象?
*2.2思考不同光徑的路徑的差別?

== 實作項目 ==
*3.1試著取適當的物理量，以線性回歸的方式求出壓克力的折射率
**3.1.1實驗數據圖
**<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a2/%E5%A3%93%E5%85%8B%E5%8A%9B%E6%8A%98%E5%B0%84%E7%8E%87%E4%B9%8B%E6%8E%A2%E7%A9%B61.png'/>
:*3.1.2分析實驗結果

== 分析與結論==

*4.1 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有需要設計實驗與執行的項目。
*4.2 能從前述所記錄數據與繪製的數據圖中，分析出相關趨勢，結論出可能之定性關係。

== 教學目標與評量==

*5.1 能分析歸納、製作圖表整理數據。能運用科學原理、思考智能、數學等方法，從所得的數據，合理的解釋因果關係或是發現新的問題。
*5.2 了解光基本的行進方式與特性。
*5.3 了解司乃耳定律的理論與應用。

==參考資料==
*1. 105學年度嘉義區學科能力競賽實驗題

磁鐵排列與磁場

2019-10-02T14:36:28Z

呂承新：

<font size="4" color="blue">
原始設計者:林宣安
</font>

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">利用一般常見的磁鐵進入一個生活情境，簡單模擬一個探究的學習歷程。</font>

<font size="4"></font>
</td>
<td rowspan="2">

<div style="border-style: double;">
實驗材料：
*1. 軟質磁鐵 1組
*2. 圓盤型磁鐵1組
*3. 方塊型磁鐵1組
*4. 球型磁鐵1組
*5. 條狀磁鐵1組
*6. 夾鏈袋1包
*7. 棉線 1包
*8. 鐵粉 1包
*9. 霍爾開關 1個
*10. 麵包板 1個
*11. 跳線 1包
*12. LED 1個
*13. 指北針 1個

</div>

</td>
</tr>
<tr>
<td>
</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 現象說明： ==
*1.1生活中常見的磁鐵有許多種類，可以有哪些研究方向？
:發散可探究的方向，鼓勵參與者發表

*1.2從剛剛發表的方向，建立一個可行的研究主題。
:利用Google表單建立各組的研究目的與簡要步驟
:檢視各組的研究目的是否合乎探究的原則，減量避免二元化(是不是，會不會等)的問題，並能實際執行為原則

== 探究問題：（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==

*2.1 利用有限的材料觀察軟質磁鐵的吸、斥現象
*2.2 根據觀察，建立一個軟質磁鐵可能的磁場分布模型

== 實作項目 ==
*3.1設計出一項實驗，探討不同形狀的磁鐵，其磁力線的分佈情形
**3.1.1實驗數據(現象)

:*3.1.2分析實驗結果

*3.2. 設計出一項實驗，探究不同形狀磁鐵的NS極分佈為何。
**3.2.1 相關學科知識的引進

:*3.2.2 設計並實作出儀器

:*3.2.3進一步測量並獲得數據

== 分析與結論==

*4.1過程中的實驗目的使否可以透過實驗完美驗證？
*4.2實驗過程中所需的測量工具是否準確？
*4.3 探究過程中可能遇到的挫折是否真的能激發更多的研究熱情？
*4.4對一般中學生而言，甚麼樣的探究主題才是合適的？

== 教學目標與評量==

*5.1 複習磁鐵附近的磁場圖。
*5.2 能將所習得的知識正確的連結到所觀察到的自然現象及實驗數據，並推論出其中的關聯，進而運用習得的知識來解釋自己論點的正確性。

==參考資料==
*[1] https://www.kjmagnetics.com/blog.asp?p=halbach-arrays
*[2]https://l0930984547.blogspot.com/search?q=%E6%B5%B7%E7%88%BE%E8%B2%9D%E5%85%8B
*[3] https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%A3%81%E9%90%B5

水結冰與熔化熱之溫度變化

2019-09-25T08:42:29Z

呂承新：/* 實作項目 */

<font size="4" color="blue">
原始設計者:吳原旭
</font>

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">當水結冰的過程中，其溫度變化有所不同。試探討此現象成因。</font>

<font size="4"></font>
</td>
<td rowspan="2">

<div style="border-style: double;">
實驗材料：
*1. 碎冰塊 1包
*2. 食鹽 1包
*3. 燒杯 1個
*4. 小型塑膠容器 1個
*5. 酒精溫度計 1隻
*6. 膠帶 1捲

</div>

</td>
</tr>
<tr>
<td>
</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 現象說明： ==
<videoflash>hGmC0W6ejFg</videoflash>

== 探究問題（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==

*2.1 思考純水結冰過程持續放出熱量但溫度穩定維持在同一溫度原因。
*2.2 思考純水所結的冰在熔化過程持續吸收熱量但溫度穩定維持在同一溫度原因。
*2.3 思考水結冰前(或後)溫度下降速率逐漸減緩的原因。

== 實作項目 ==
*3.1 設計出一項實驗，探究純水凝結成冰過程中，溫度變化關係。
**3.1.1實驗數據 (每10秒鐘記錄一次冰/水溫度每60秒鐘記錄一次冷劑溫度，共紀錄600秒)

<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/17/%E6%8E%A2%E7%A9%B6%E6%B0%B4%E7%B5%90%E5%86%B0%E8%88%87%E7%86%94%E5%8C%96%E4%B9%8B%E6%BA%AB%E5%BA%A6%E8%AE%8A%E5%8C%961.png'/>
:*3.1.2分析實驗結果

*3.2 設計出一項實驗，探究冰熔化成水的過程中，溫度變化關係。
**3.2.1實驗數據 (每10秒鐘記錄一次冰/水溫度每60秒鐘記錄一次冷劑溫度，共紀錄600秒)

<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f6/%E6%8E%A2%E7%A9%B6%E6%B0%B4%E7%B5%90%E5%86%B0%E8%88%87%E7%86%94%E5%8C%96%E4%B9%8B%E6%BA%AB%E5%BA%A6%E8%AE%8A%E5%8C%962.png'/>
:*3.2.2分析實驗結果

== 分析與結論==

*4.1 能從前述所記錄數據與繪製的數據圖中，分析出相關趨勢，結論出可能之定性關係。
*4.2 能進一步從記錄之數據與繪製之數據圖中，粹取出相關重要物理量，進一步繪製關係圖，結論出定量關係式。
*4.3 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有需要設計實驗與執行的項目。

== 教學目標與評量==

*5.1 複習溫度與熱基礎概念。
*5.2 練習溫度計正確判讀。
*5.3 能分析歸納、製作圖表整理數據。能運用科學原理、思考智能、數學等方法，從所得的數據，合理的解釋因果關係或是發現新的問題。並能將自己的探究結果和同學的結果或其他相關的資訊比較對照，相互檢核，確認結果。
*5.4 能將所習得的知識正確的連結到所觀察到的自然現象及實驗數據，並推論出其中的關聯，進而運用習得的知識來解釋自己論點的正確性。
*5.5 辨別測量數據中有意義的變化、系統誤差與人為誤差。

==參考資料==
[1] 物理教案-吳原旭老師-從『水結冰』談探究與實作課程設計」

磁鐵排列與磁場

2019-08-26T15:44:25Z

呂承新：/* 設計實驗與執行 */

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">不同磁鐵排列方式，用霍爾開關偵測情況不同。試探討此現象成因。</font>

<font size="4"></font>
</td>
<td rowspan="2">

<div style="border-style: double;">
實驗材料：
*1. 軟質磁鐵 1組
*2. 圓盤型磁鐵1組
*3. 方塊型磁鐵1組
*4. 球型磁鐵1組
*5. 條狀磁鐵1組
*6. 夾鏈袋1包
*7. 棉線 1包
*8. 鐵粉 1包
*9. 霍爾開關 1個
*10. 麵包板 1個
*11. 跳線 1包
*12. LED 1個
*13. 指北針 1個

</div>

</td>
</tr>
<tr>
<td>
</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 現象說明： ==
<videoflash>5w9SeHjITr8</videoflash>

== 初探與假說：（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==

*2.1 思考如何繪製磁鐵附近的磁場。
*2.2 思考如何排列磁鐵讓磁場變大。
*2.3 思考霍爾開關原理。

== 設計實驗與執行 ==
*3.1設計出一項實驗，探討不同形狀的磁鐵，其磁力線的分佈情形
**3.1.1實驗數據圖

:*3.1.2分析實驗結果

*3.23.2 設計出一項實驗，探究不同形狀磁鐵的NS極分佈為何。
**3.2.1實驗數據圖

:*3.2.2分析實驗結果

== 分析與結論==

*4.1 能從前述所記錄數據與繪製的數據圖中，分析出相關趨勢，結論出可能之定性關係。
*4.2 能進一步從記錄之數據與繪製之數據圖中，粹取出相關重要物理量，進一步繪製關係圖，結論出定量關係式。
*4.3 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有需要設計實驗與執行的項目。

== 教學目標與評量==

*5.1 複習磁鐵附近的磁場圖。
*5.2 能將所習得的知識正確的連結到所觀察到的自然現象及實驗數據，並推論出其中的關聯，進而運用習得的知識來解釋自己論點的正確性。

==參考資料==
*[1] https://www.kjmagnetics.com/blog.asp?p=halbach-arrays
*[2] 物理教案-林宣安老師-到底怎麼排_探究歷程的規劃
*[3] https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%A3%81%E9%90%B5

磁鐵排列與磁場

2019-08-26T15:41:22Z

呂承新：已建立頁面，內容為 "<table style='border:none'> <tr> <td style="vertical-align:text-top;"> <font size="4">不同磁鐵排列方式，用霍爾開關偵測情況不同。試探討此現…"

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">不同磁鐵排列方式，用霍爾開關偵測情況不同。試探討此現象成因。</font>

<font size="4"></font>
</td>
<td rowspan="2">

<div style="border-style: double;">
實驗材料：
*1. 軟質磁鐵 1組
*2. 圓盤型磁鐵1組
*3. 方塊型磁鐵1組
*4. 球型磁鐵1組
*5. 條狀磁鐵1組
*6. 夾鏈袋1包
*7. 棉線 1包
*8. 鐵粉 1包
*9. 霍爾開關 1個
*10. 麵包板 1個
*11. 跳線 1包
*12. LED 1個
*13. 指北針 1個

</div>

</td>
</tr>
<tr>
<td>
</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 現象說明： ==
<videoflash>5w9SeHjITr8</videoflash>

== 初探與假說：（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==

*2.1 思考如何繪製磁鐵附近的磁場。
*2.2 思考如何排列磁鐵讓磁場變大。
*2.3 思考霍爾開關原理。

== 設計實驗與執行 ==
*3.1設計出一項實驗，探討不同形狀的磁鐵，其磁力線的分佈情形
**3.1.1實驗數據圖

:*3.1.2分析實驗結果

*3.23.2 設計出一項實驗，探究不同形狀磁鐵的NS極分佈為何。
**3.2.1實驗數據圖

:*3.2.2分析實驗結果
== 分析與結論==

*4.1 能從前述所記錄數據與繪製的數據圖中，分析出相關趨勢，結論出可能之定性關係。
*4.2 能進一步從記錄之數據與繪製之數據圖中，粹取出相關重要物理量，進一步繪製關係圖，結論出定量關係式。
*4.3 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有需要設計實驗與執行的項目。

== 教學目標與評量==

*5.1 複習磁鐵附近的磁場圖。
*5.2 能將所習得的知識正確的連結到所觀察到的自然現象及實驗數據，並推論出其中的關聯，進而運用習得的知識來解釋自己論點的正確性。

==參考資料==
*[1] https://www.kjmagnetics.com/blog.asp?p=halbach-arrays
*[2] 物理教案-林宣安老師-到底怎麼排_探究歷程的規劃
*[3] https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%A3%81%E9%90%B5

水結冰與熔化熱之溫度變化

2019-07-31T17:43:01Z

呂承新：已建立頁面，內容為 "<table style='border:none'> <tr> <td style="vertical-align:text-top;"> <font size="4">當水結冰的過程中，其溫度變化有所不同。試探討此現象成…"

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">當水結冰的過程中，其溫度變化有所不同。試探討此現象成因。</font>

<font size="4"></font>
</td>
<td rowspan="2">

<div style="border-style: double;">
實驗材料：
*1. 碎冰塊 1包
*2. 食鹽 1包
*3. 燒杯 1個
*4. 小型塑膠容器 1個
*5. 酒精溫度計 1隻
*6. 膠帶 1捲

</div>

</td>
</tr>
<tr>
<td>
</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 現象說明： ==
<videoflash>hGmC0W6ejFg</videoflash>

== 初探與假說：（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==

*2.1 思考純水結冰過程持續放出熱量但溫度穩定維持在同一溫度原因。
*2.2 思考純水所結的冰在熔化過程持續吸收熱量但溫度穩定維持在同一溫度原因。
*2.3 思考水結冰前(或後)溫度下降速率逐漸減緩的原因。

== 設計實驗與執行 ==
*3.1 設計出一項實驗，探究純水凝結成冰過程中，溫度變化關係。
**3.1.1實驗數據

<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/17/%E6%8E%A2%E7%A9%B6%E6%B0%B4%E7%B5%90%E5%86%B0%E8%88%87%E7%86%94%E5%8C%96%E4%B9%8B%E6%BA%AB%E5%BA%A6%E8%AE%8A%E5%8C%961.png'/>
:*3.1.2分析實驗結果

*3.2 設計出一項實驗，探究純水凝結成冰過程中，溫度變化關係。
**3.2.1實驗數據

<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f6/%E6%8E%A2%E7%A9%B6%E6%B0%B4%E7%B5%90%E5%86%B0%E8%88%87%E7%86%94%E5%8C%96%E4%B9%8B%E6%BA%AB%E5%BA%A6%E8%AE%8A%E5%8C%962.png'/>
:*3.2.2分析實驗結果

== 分析與結論==

*4.1 能從前述所記錄數據與繪製的數據圖中，分析出相關趨勢，結論出可能之定性關係。
*4.2 能進一步從記錄之數據與繪製之數據圖中，粹取出相關重要物理量，進一步繪製關係圖，結論出定量關係式。
*4.3 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有需要設計實驗與執行的項目。

== 教學目標與評量==

*5.1 複習溫度與熱基礎概念。
*5.2 練習溫度計正確判讀。
*5.3 能分析歸納、製作圖表整理數據。能運用科學原理、思考智能、數學等方法，從所得的數據，合理的解釋因果關係或是發現新的問題。並能將自己的探究結果和同學的結果或其他相關的資訊比較對照，相互檢核，確認結果。
*5.4 能將所習得的知識正確的連結到所觀察到的自然現象及實驗數據，並推論出其中的關聯，進而運用習得的知識來解釋自己論點的正確性。
*5.5 辨別測量數據中有意義的變化、系統誤差與人為誤差。

==參考資料==
[1] 物理教案-吳原旭老師-從『水結冰』談探究與實作課程設計」

利用光源投影測量表面張力

2019-06-22T17:38:00Z

呂承新：已建立頁面，內容為 "<table style='border:none'> <tr> <td style="vertical-align:text-top;"> <font size="4">利用喇叭在液體表面產生毛細波(capillary wave)並利用光源投影…"

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">利用喇叭在液體表面產生毛細波(capillary wave)並利用光源投影的方式測量波長進而求得表面張力。</font>

<font size="4"></font>
</td>
<td rowspan="2">

<div style="border-style: double;">
實驗材料：
*1.7吋喇叭 1個
*2.雙面膠(勿貼在隔板上)與無痕膠帶各1 卷
*3.訊號產生器1 台
*4.壓克力盒1 個
*5.壓克力板1個
*6.計算機1 台
*7.尺1 個
*8.白紙5 張
*9.漆包線1條
*10.支架2 組包含菱形夾與三叉夾各2 個
*11.BNC 線1 條
*12.電源線1 條
*13.木塊 14個
*14.燈源1個
*15.剪刀1 把
*16.抹布1 條
*17.塑膠收納盒1 個

</div>

</td>
</tr>
<tr>
<td>
</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 現象說明： ==
<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/59/%E5%88%A9%E7%94%A8%E5%85%89%E6%BA%90%E6%8A%95%E5%BD%B1%E6%B8%AC%E9%87%8F%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BC%B5%E5%8A%9B-3.jpg'/>

<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/37/%E5%88%A9%E7%94%A8%E5%85%89%E6%BA%90%E6%8A%95%E5%BD%B1%E6%B8%AC%E9%87%8F%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BC%B5%E5%8A%9B-1.jpg'/>

== 初探與假說：（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==

*2.1思考點波源在水中如何形成水波。
*2.2思考毛細波與繩波的共通點。
*2.3思考繩波波長的定義與測量。
*2.4思考毛細波波長的定義與測量。
*2.5思考如何藉由投影的方式得到毛細波波長。

== 設計實驗與執行 ==
*3.1試著取適當的物理量，線性回歸出表面張力
**3.1.1實驗數據圖
**123
<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/87/%E5%88%A9%E7%94%A8%E5%85%89%E6%BA%90%E6%8A%95%E5%BD%B1%E6%B8%AC%E9%87%8F%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BC%B5%E5%8A%9B-2.png'/>
:*3.1.2分析實驗結果

== 分析與結論==

*4-1 能藉由觀察公式來推論並分析出相關趨勢線。
*4-2 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有需要設計實驗與執行的項目。

== 教學目標與評量==

*5.1 能實際操作、記錄數據、繪製圖表
*5.2 能分析數據圖所表現之結果

==參考資料==
Problem for the IYPT 2014 http://iypt.org/Home

光學現象與探討

2019-05-21T14:11:38Z

呂承新：已建立頁面，內容為 "<table style='border:none'> <tr> <td style="vertical-align:text-top;"> <font size="4">當一平行光束斜向入射在一透明有厚度之固體平板，部分光…"

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">當一平行光束斜向入射在一透明有厚度之固體平板，部分光線會折射並透射至平板另一側，另一部分光線則會被反射。屏幕上的圖形亮度與相對位置都會受到透明平行板影響而有所不同。試探討此現象成因。</font>

<font size="4"></font>
</td>
<td rowspan="2">

<div style="border-style: double;">
實驗材料：
*1. 固定鐵架座 1個
*2. 鐵柱 3個
*3. 固定夾 3個
*4. 游標卡尺 1支
*5. 壓克力圓板(單面鍍膜) 1個
*6. 油性細簽字筆 1支
*7. 方格紙數張
*8. 紅光雷射筆 1支
*9. 長尾夾 5個
*10. 硬紙板 1張
*11. 鉛錘 1顆
*12. 三角板 1組

</div>

</td>
</tr>
<tr>
<td>
</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 現象說明： ==
當一平行光束斜向入射在一壓克力圓板，部分光線會折射並透射至平板另一側，另一部分光線則會被反射。若在反射線路徑上架設一屏幕(如圖一)，則能在屏幕上發現與圖二相似的現象。由實驗觀察可以發現圖中的光點，其亮度與相對位置都會受到壓克力圓板影響而有所不同。試探討此現象成因。
<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bf/%E5%85%89%E5%AD%B8%E7%8F%BE%E8%B1%A1%E8%88%87%E6%8E%A2%E8%A8%8E%E5%9C%96%E7%89%871.png'/>

<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a4/%E5%85%89%E5%AD%B8%E7%8F%BE%E8%B1%A1%E8%88%87%E6%8E%A2%E8%A8%8E%E5%9C%96%E7%89%872.png'/>

== 初探與假說：（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==

*2.1 思考教師展示雷射打到鏡子與水中的現象，屬於反射還是折射? 並說明相關的物理。
*2.2 思考教師展示雷射打到壓克力圓板，屏幕上看到的圖形是屬於繞射還是干涉?
*2.3 讓學生實驗雷射打到壓克力圓板，詳述實驗步驟，並從實驗中觀察雷射入射角θ和屏幕兩光點距離X的定性關係為何? (入射角度變大，兩點距離變小還是變大?)
*2.4 從光路思考屏幕兩光點距離X、入射角θ、平板折射率n和平板厚度t的關係式。小組討論後並每組給予五分鐘內發表討論結果。
*2.5 從小組內討論的結果，思考用適當的物理量，做線性回歸並分析得到平板折射率n值

== 設計實驗與執行 ==
*3.1設計出一項實驗，探究雷射入射角θ和屏幕兩光點距離X的關係。
**3.1.1實驗數據圖
**<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/49/%E5%85%89%E5%AD%B8%E7%8F%BE%E8%B1%A1%E8%88%87%E6%8E%A2%E8%A8%8E%E5%9C%96%E7%89%873.png'/>

:*3.1.2分析實驗結果

*3.2取適當的物理量，線性回歸分析得出壓克力圓板折射率n值。
**3.2.1實驗數據圖
**<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a4/%E5%85%89%E5%AD%B8%E7%8F%BE%E8%B1%A1%E8%88%87%E6%8E%A2%E8%A8%8E%E5%9C%96%E7%89%874.png'/>

:*3.2.2分析實驗結果

== 分析與結論==

*4.1 能從前述所記錄數據與繪製的數據圖中，分析出相關趨勢，結論出可能之定性關係。
*4.2 能進一步從記錄之數據與繪製之數據圖中，粹取出相關重要物理量，進一步繪製關係圖，結論出定量關係式。
*4.3 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有需要設計實驗與執行的項目。

== 教學目標與評量==

*5.1 複習司乃耳定律(Snell’s law )和反射定律。
*5.2 從現象觀察中，分辨干涉與繞射。
*5.3 利用現有器材資源，與學習到的知識，設計實驗求得出折射率n。考驗學生能否融會貫通，以及取適當物理量來實驗分析。
*5.4 讓學生學習科學素養，即探究現象、提出假說、實驗證明假說，最後精緻化結果。

==參考資料==
[1] 2016科學能力競賽題目

簡諧振盪與重力加速度

2019-03-29T14:59:56Z

呂承新：/* 設計實驗與執行 */

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">藉由觀察壓克力管內水位改變並與彈簧之簡諧震盪做連結，進而求出重力加速度g值。</font>

<font size="4"></font>
</td>
<td rowspan="2">

<div style="border-style: double;">
實驗材料：
*1. 壓克力管1支
*2. 水桶1個
*3. 浮標1個
*4. 皮尺1條
*5. 碼表1個
*6. 白紙若干張
*7. 膠帶1捲
*8. 剪刀1支
*9. 原子筆1支

</div>

</td>
</tr>
<tr>
<td>
</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 現象說明： ==
<videoflash>uAw1CsRBXbs</videoflash>

== 初探與假說：（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==

*2.1思考彈簧壓縮和伸長時的內部受力情形。
*2.2思考壓克力管內水位變化時內部受力情形。
*2.3思考壓克力管內水位變化時與彈簧收縮時的共通點。
*2.4思考壓克力管內水位震盪週期如何測量。

== 設計實驗與執行 ==
*3.1 設計出一項實驗，得出水柱震盪半週期。
**3.1.1實驗數據圖
<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/73/%E7%B0%A1%E8%AB%A7%E6%8C%AF%E7%9B%AA%E5%92%8C%E9%87%8D%E5%8A%9B%E5%8A%A0%E9%80%9F%E5%BA%A61.png'/>

**3.1.2 分析實驗結果

*3.2 試著取適當的物理量，線性回歸出重力加速度
**3.2.1實驗數據圖
<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fe/%E7%B0%A1%E8%AB%A7%E6%8C%AF%E7%9B%AA%E5%92%8C%E9%87%8D%E5%8A%9B%E5%8A%A0%E9%80%9F%E5%BA%A62.png'/>
**3.2.2 分析實驗結果

== 分析與結論==

*4.1 能從前述所記錄數據與繪製的數據圖中，分析出相關趨勢，結論出可能之定性關係。
*4.2 能進一步從記錄之數據與繪製之數據圖中，粹取出相關重要物理量，進一步繪製關係圖，結論出定量關係式。
*4.3 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有額外需要設計實驗與執行的項目。

== 教學目標與評量==

*5.1 加深簡諧運動相關概念連結。
*5.2 利用現有器材資源，與學習到的知識。考驗學生能否融會貫通，以及取適當物理量來實驗分析。
*5.3 讓學生學習科學素養，即探究現象、提出假說、實驗證明假說，最後精緻化結果。
==參考資料==
[1] 臺灣省嘉義區107學年度高級中學數理及資訊學科能力競賽

簡諧振盪與重力加速度

2019-03-29T14:53:41Z

呂承新：/* 設計實驗與執行 */

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">藉由觀察壓克力管內水位改變並與彈簧之簡諧震盪做連結，進而求出重力加速度g值。</font>

<font size="4"></font>
</td>
<td rowspan="2">

<div style="border-style: double;">
實驗材料：
*1. 壓克力管1支
*2. 水桶1個
*3. 浮標1個
*4. 皮尺1條
*5. 碼表1個
*6. 白紙若干張
*7. 膠帶1捲
*8. 剪刀1支
*9. 原子筆1支

</div>

</td>
</tr>
<tr>
<td>
</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 現象說明： ==
<videoflash>uAw1CsRBXbs</videoflash>

== 初探與假說：（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==

*2.1思考彈簧壓縮和伸長時的內部受力情形。
*2.2思考壓克力管內水位變化時內部受力情形。
*2.3思考壓克力管內水位變化時與彈簧收縮時的共通點。
*2.4思考壓克力管內水位震盪週期如何測量。

== 設計實驗與執行 ==
*3.1 設計出一項實驗，得出水柱震盪半週期。
**3.1.1實驗數據圖
<img src='https://commons.wikimedia.org/wiki/File:%E7%B0%A1%E8%AB%A7%E6%8C%AF%E7%9B%AA%E5%92%8C%E9%87%8D%E5%8A%9B%E5%8A%A0%E9%80%9F%E5%BA%A61.png'/>

**3.1.2 分析實驗結果

*3.2 試著取適當的物理量，線性回歸出重力加速度
**3.2.1實驗數據圖
<img src='https://commons.wikimedia.org/wiki/File:%E7%B0%A1%E8%AB%A7%E6%8C%AF%E7%9B%AA%E5%92%8C%E9%87%8D%E5%8A%9B%E5%8A%A0%E9%80%9F%E5%BA%A62.png'/>
**3.2.2 分析實驗結果

== 分析與結論==

*4.1 能從前述所記錄數據與繪製的數據圖中，分析出相關趨勢，結論出可能之定性關係。
*4.2 能進一步從記錄之數據與繪製之數據圖中，粹取出相關重要物理量，進一步繪製關係圖，結論出定量關係式。
*4.3 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有額外需要設計實驗與執行的項目。

== 教學目標與評量==

*5.1 加深簡諧運動相關概念連結。
*5.2 利用現有器材資源，與學習到的知識。考驗學生能否融會貫通，以及取適當物理量來實驗分析。
*5.3 讓學生學習科學素養，即探究現象、提出假說、實驗證明假說，最後精緻化結果。
==參考資料==
[1] 臺灣省嘉義區107學年度高級中學數理及資訊學科能力競賽

簡諧振盪與重力加速度

2019-03-29T14:31:34Z

呂承新：已建立頁面，內容為 "<table style='border:none'> <tr> <td style="vertical-align:text-top;"> <font size="4">藉由觀察壓克力管內水位改變並與彈簧之簡諧震盪做連結，…"

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">藉由觀察壓克力管內水位改變並與彈簧之簡諧震盪做連結，進而求出重力加速度g值。</font>

<font size="4"></font>
</td>
<td rowspan="2">

<div style="border-style: double;">
實驗材料：
*1. 壓克力管1支
*2. 水桶1個
*3. 浮標1個
*4. 皮尺1條
*5. 碼表1個
*6. 白紙若干張
*7. 膠帶1捲
*8. 剪刀1支
*9. 原子筆1支

</div>

</td>
</tr>
<tr>
<td>
</td>
</tr>
</table>
<hr>

== 現象說明： ==
<videoflash>uAw1CsRBXbs</videoflash>

== 初探與假說：（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==

*2.1思考彈簧壓縮和伸長時的內部受力情形。
*2.2思考壓克力管內水位變化時內部受力情形。
*2.3思考壓克力管內水位變化時與彈簧收縮時的共通點。
*2.4思考壓克力管內水位震盪週期如何測量。

== 設計實驗與執行 ==
*3.1 設計出一項實驗，得出水柱震盪半週期。
**3.1.1實驗數據圖
**3.1.2 分析實驗結果

*3.2 試著取適當的物理量，線性回歸出重力加速度
**3.2.1實驗數據圖
**3.2.2 分析實驗結果

== 分析與結論==

*4.1 能從前述所記錄數據與繪製的數據圖中，分析出相關趨勢，結論出可能之定性關係。
*4.2 能進一步從記錄之數據與繪製之數據圖中，粹取出相關重要物理量，進一步繪製關係圖，結論出定量關係式。
*4.3 能從所記錄數據與繪製的數據圖中，瞭解還有額外需要設計實驗與執行的項目。

== 教學目標與評量==

*5.1 加深簡諧運動相關概念連結。
*5.2 利用現有器材資源，與學習到的知識。考驗學生能否融會貫通，以及取適當物理量來實驗分析。
*5.3 讓學生學習科學素養，即探究現象、提出假說、實驗證明假說，最後精緻化結果。
==參考資料==
[1] 臺灣省嘉義區107學年度高級中學數理及資訊學科能力競賽