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落日餘暉

2021-06-18T02:24:03Z

彰師大：

<s4e>
pid=209
show=原始設計者;簡介
</s4e>

<font size="4">在生活中，落日餘暉的黃昏景象，往往訴說著古今歷史的美麗與哀愁的故事。這種現象，根據天文學的理論，在恆星的視運動中，可以有晝夜更替的周日運動與四季變化的周年運動，兩種不同運動而有不同的結果。本教案利用不同時間點的攝影結果，可以探究這落日餘暉照片中，暗藏玄機的科學故事。</font>

<img style="width:400px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-1.png'/><font size="4">(王尊信老師拍攝)</font>

<font size="4">In our daily lives, the sunset at nightfall tells many stories about the beauty and sorrow of the history. The phenomenon can be attributed to diurnal motion and annual motion according to the astronomy theory. These two motions can result in two these two different photos. In this study, we inquiry the scientific story on the sunset at nightfall.</font>

== 1. 現象說明：（或影片，或漫畫）==

<img style="width:400px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-1.png'/>

這張照片是在台中市某建築物上照的落日照片，請判斷那邊為北邊？那邊為南邊？

== 2. 探究問題==

*2.1 根據下列四張照片，試著回答下列問題：

<table style='border:none; text-align:center'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;"><img style="width:400px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-1.png'/></td>
<td><img style="width:400px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-2.png'/></td>
</tr>
<tr>
<td>(甲)</td><td>(乙}</td>
</tr>
<tr>
<td><img style="width:400px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-3.png'/></td>
<td><img style="width:400px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-4.png'/></td>
</tr>
<tr>
<td>(丙)</td><td>(丁}</td>
</tr>
</table>

:若已知四張照片為冬至～夏至期間所拍攝的，請問四張照片，依照拍攝月份，由早到晚為？

:（參考答案）由南至北為甲>丁>乙=丙，故由早到晚為：甲>丁>乙=丙。

*2.2 相關天文知識的參考資料：

:<table border="1">
<tr><td>運動種類</td><td>成因</td><td>結果</td><td>推導</td></tr>
<tr><td>周日運動</td><td>地球自轉</td><td>每小時轉15°</td><td>每天有24小時，
每天自轉360度，
所以每小時自轉360/24=15度。</td></tr>
<tr><td>周年運動</td><td>地球公轉</td><td>由冬至到夏至，逐漸往北移</td><td>冬至時，太陽直射南迴歸線。
夏至時，太陽直射北迴歸線。

台中位在北迴歸線以北，
故由冬至到夏至，
西方落日地點應逐漸往北移。
</td></tr>
</table>

== 3. 實作項目==

*3.1 若你也想拍同樣的照片，選擇所在的位置，在黃昏時刻，向西方拍攝需要注意哪些事情？

:（參考答案）位置需固定，角度需固定。

:<img style="width:300px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-5.png'/>

*3.2 若你想拍下列的照片，選擇所在的位置，在黃昏時刻，向西方拍攝需要注意哪些事情？

:<img style="width:400px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-6.png'/>

:（參考答案）位置需固定，角度需固定，相隔一段時間再拍攝。

*3.3 根據下圖，求出角度θ等於幾度？

:<img style="width:300px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-7.png'/>

==4. 分析與結論==

*4.1 根據上面甲乙丙丁四張照片，哪兩張幾乎是在同一時間拍攝的？原因為何？

:（參考答案）乙；丙。因為落日的相對南北位置幾乎相同。

*4.2 根據照片甲，標出此建築物在照片乙與照片丁的位置？

:照片乙：<img style="width:400px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-8.png'/>

:照片丁：<img style="width:400px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-9.png'/>

*4.3 由此建築物當作參考點，推演出你在第2.題的答案。

*4.4 由此結果，探究出周日運動與周年運動的相關的天文知識。

*4.5 高層次探究討論題：如果此一時間並非由冬至到夏至，該如何知道上述的答案？需要補充哪些照片來支持你的論點？

*4.6 下載APP”太陽測量師”，利用下列圖片與功能，驗證你的答案。

<img style="width:200px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-10.png'/>
<img style="width:200px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-11.png'/>
<img style="width:200px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-12.png'/>
<img style="width:200px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-13.png'/>

==5. 教學目標與評量==
*5.1 能完成學習單，並充分說明理由。

*5.2 能提出足夠的證據，支持你的論點。

*5.3 能建模出落日餘暉的理論。

==6.參考資料==
*https://yamol.tw/item-重新載圖8.許多人都看過夕陽西沉的情景，你可曾留意太陽西沉的方位？下圖是臺灣地區..-1826893.htm

落日餘暉

2021-06-18T02:23:38Z

彰師大：

<s4e>
pid=209
show=原始設計者;簡介
</s4e>

<font size="4">在生活中，落日餘暉的黃昏景象，往往訴說著古今歷史的美麗與哀愁的故事。這種現象，根據天文學的理論，在恆星的視運動中，可以有晝夜更替的周日運動與四季變化的周年運動，兩種不同運動而有不同的結果。本教案利用不同時間點的攝影結果，可以探究這落日餘暉照片中，暗藏玄機的科學故事。</font>

<img style="width:400px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-1.png'/><font size="4">(王尊信老師拍攝)</font>

<font size="4">In our daily lives, the sunset at nightfall tells many stories about the beauty and sorrow of the history. The phenomenon can be attributed to diurnal motion and annual motion according to the astronomy theory. These two motions can result in two these two different photos. In this study, we inquiry the scientific story on the sunset at nightfall.</font>

== 1. 現象說明：（或影片，或漫畫）==

<img style="width:400px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-1.png'/>

這張照片是在台中市某建築物上照的落日照片，請判斷那邊為北邊？那邊為南邊？

== 2. 探究問題==

*2.1 根據下列四張照片，試著回答下列問題：

<table style='border:none; text-align:center'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;"><img style="width:400px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-1.png'/></td>
<td><img style="width:400px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-2.png'/></td>
</tr>
<tr>
<td>(甲)</td><td>(乙}</td>
</tr>
<tr>
<td><img style="width:400px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-3.png'/></td>
<td><img style="width:400px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-4.png'/></td>
</tr>
<tr>
<td>(丙)</td><td>(丁}</td>
</tr>
</table>

:若已知四張照片為冬至～夏至期間所拍攝的，請問四張照片，依照拍攝月份，由早到晚為？

:（參考答案）由南至北為甲>丁>乙=丙，故由早到晚為：甲>丁>乙=丙。

*2.2 相關天文知識的參考資料：

:<table border="1">
<tr><td>運動種類</td><td>成因</td><td>結果</td><td>推導</td></tr>
<tr><td>周日運動</td><td>地球自轉</td><td>每小時轉15°</td><td>每天有24小時，
每天自轉360度，
所以每小時自轉360/24=15度。</td></tr>
<tr><td>周年運動</td><td>地球公轉</td><td>由冬至到夏至，逐漸往北移</td><td>冬至時，太陽直射南迴歸線。
夏至時，太陽直射北迴歸線。

台中位在北迴歸線以北，
故由冬至到夏至，
西方落日地點應逐漸往北移。
</td></tr>
</table>

== 3. 實作項目==

*3.1 若你也想拍同樣的照片，選擇所在的位置，在黃昏時刻，向西方拍攝需要注意哪些事情？

:（參考答案）位置需固定，角度需固定。

:<img style="width:300px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-5.png'/>

*3.2 若你想拍下列的照片，選擇所在的位置，在黃昏時刻，向西方拍攝需要注意哪些事情？

:<img style="width:400px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-6.png'/>

:（參考答案）位置需固定，角度需固定，相隔一段時間再拍攝。

*3.3 根據下圖，求出角度θ等於幾度？

:<img style="width:300px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-7.png'/>

==4. 分析與結論==

*4.1 根據上面甲乙丙丁四張照片，哪兩張幾乎是在同一時間拍攝的？原因為何？

:（參考答案）乙；丙。因為落日的相對南北位置幾乎相同。

*4.2 根據照片甲，標出此建築物在照片乙與照片丁的位置？

:照片乙：<img style="width:400px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-8.png'/>

:照片丁：<img style="width:400px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-9.png'/>

*4.3 由此建築物當作參考點，推演出你在第2.題的答案。

*4.4 由此結果，探究出周日運動與周年運動的相關的天文知識。

*4.5 高層次探究討論題：如果此一時間並非由冬至到夏至，該如何知道上述的答案？需要補充哪些照片來支持你的論點？

*4.6 下載APP”太陽測量師”，利用下列圖片與功能，驗證你的答案。

<img style="width:250px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-10.png'/>
<img style="width:250px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-11.png'/>
<img style="width:250px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-12.png'/>
<img style="width:250px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%90%BD%E6%97%A5%E9%A4%98%E6%9A%89-13.png'/>

==5. 教學目標與評量==
*5.1 能完成學習單，並充分說明理由。

*5.2 能提出足夠的證據，支持你的論點。

*5.3 能建模出落日餘暉的理論。

==6.參考資料==
*https://yamol.tw/item-重新載圖8.許多人都看過夕陽西沉的情景，你可曾留意太陽西沉的方位？下圖是臺灣地區..-1826893.htm

與億年前的恐龍相遇

2021-06-18T01:54:14Z

彰師大：

<s4e>
pid=248
show=原始設計者;簡介
</s4e>

<div style="float:left;">
<font size="4">在地球科學領域的探究中，因為地質年代的時間尺度大，不可能「回到過去」，還原歷史事件的發生，因此藉由種種發現的證據，建立模型推理，變成了探究與實作的情境。本文利用網路的文章，與一億年前的恐龍相遇，探究恐龍腳印的證據，利用給定的圖1、圖2、圖3，請學生由這些圖片探究與模擬當時發生的故事。<br><br>
The meeting of the dinosaurs - 100 million years ago. The evidence given by dinosaur footprints. (Revised from Earthlearningidea - http://www.earthlearningidea.com/) By showing the maps 1, 2, and 3 respectively, ask students to image the story that the ground in the school is dug up with the footprints of the dinosaurs which were 100 million years ago. Copyright, 1964, American Geological Institute. Adapted, with permission, from Investigation 19-2, Earth Science Curriculum Project Laboratory Manual, Johnson Publishing Company, Boulder, Colorado, USA. </font><br>

<br><br>
<img style="height:300px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%88%87%E5%84%84%E5%B9%B4%E5%89%8D%E7%9A%84%E6%81%90%E9%BE%8D%E7%9B%B8%E9%81%87-1.png'/>
<div style="width:20%; border:black 1px solid;">
<font color="blue">實驗材料: </font>
*1. 電腦（或手機的上網功能）
*2.學習單

</div><br><br>
</div>

==1.現象說明： ==
某學校因為要蓋一座新的足球場，所以把校園內的一棟舊建築物拆掉，此舊建築物為東西向，工人由西往東拆。在建築物的基地岩層，結果發現如圖1的恐龍腳印。

學校邀請地質考古學家來做鑑定發現：約一億年前，建築物的原址，是湖邊的泥灘地形，許多恐龍來到湖邊而留下腳印。

<img style="height:350px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%88%87%E5%84%84%E5%B9%B4%E5%89%8D%E7%9A%84%E6%81%90%E9%BE%8D%E7%9B%B8%E9%81%87-2.png'/>
<br><br><br><br>

==2.初探與假說：（此為引導，學習者必須要提出合理的假說） ==

*2.1 參考圖1中提供的方位，比例尺，你覺得圖1中兩隻恐龍腳印，透露幾種訊息？（提出愈多愈好，至少提出三種可能，後續的圖才可以支持或推翻這些可能）

*2.2 依照圖1中恐龍腳印的訊息，推測這兩隻恐龍的關係為何？為何有這樣的恐龍腳印出被留下來？

<br><br><br><br>

==3.設計實驗與執行 ==

*3.1 地質考古學家很小心的繼續往前挖10公尺，發現了更多恐龍腳印，如圖2。你覺得圖2中兩隻恐龍腳印，透露幾種訊息？

*3.2 根據這些訊息，推測兩隻恐龍的關係為何？（可以從上列訊息，消去不可能的選項）

*3.3 當然地質考古學家先做了一些推測。你若是地質考古學家，你會推測接下來的恐龍腳印圖形會是怎樣的情形嗎？需要甚麼恐龍腳印圖形證據，才可以支持你的猜測？探究一下，並將你的想法畫出來，並說出故事發展。

<img style="height:350px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%88%87%E5%84%84%E5%B9%B4%E5%89%8D%E7%9A%84%E6%81%90%E9%BE%8D%E7%9B%B8%E9%81%87-3.png'/>

<br><br>
==4.分析與結論 ==

*4.1為了瞭解更多訊息，地質考古學家繼續往前挖了10公尺，發現更多恐龍腳印，如圖3。你覺得圖3中兩隻恐龍腳印，透露出幾種訊息？

*4.2根據這些訊息，推測兩隻恐龍的關係為何？（可以從上列訊息，消去不可能的選項）

*4.3 將你的完整故事，寫成一篇報告，與其他同學分享。

<img style="height:350px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%88%87%E5%84%84%E5%B9%B4%E5%89%8D%E7%9A%84%E6%81%90%E9%BE%8D%E7%9B%B8%E9%81%87-4.png'/>

<br><br>
==5.教學目標與評量 ==

*5.1 能完成學習單，在看完圖1後，至少提出三項以上的可能。

*5.2 能合理的猜測，提出足夠的證據，支持自己的論點。

*5.3 能建模出恐龍腳印的完整故事。

<br><br>
==6.參考資料： ==
[1] 原始資料：恐龍的腳印，https://www.earthlearningidea.com/PDF/Dinosaur_Footprints.pdf

[2] 瑞祥高中教學卓越獎，科學閱讀，http://eta105.chis.com.tw/105%E5%B9%B4%E5%BA%A6/D-14.pdf

[3] http://tw.aboluowang.com/2007/0525/42026.html

[4]http://www.coco01.today/post/443882

[5]https://blog.xuite.net/kingcenter01/twblog/108195187-%E9%80%B2%E5%8C%96%E8%AB%96%E7%84%A1%E6%B3%95%E8%A7%A3%E9%87%8B%E7%9A%84%E4%BA%8B%E2%80%A7%E2%80%A7%E2%80%A7

[6]https://baike.baidu.com/item/%E6%81%90%E9%BE%99%E8%84%9A%E5%8D%B0

==7.學習歷程檔案 ==

科目：地科探究與實作

班級：&emsp;&emsp;&emsp;座號：&emsp;&emsp;&emsp;姓名： &emsp;&emsp;

*一、發現問題：恐龍的腳印

:*恐龍腳印是在何種環境下形成？地質考古學家可以從恐龍腳印發現何種訊息？

*二、規劃研究：恐龍為什麼這麼大隻？

:*試從食物、天敵、骨骼壓力承受度、神經元發展，這幾項因素去分析

*三、論證建模：兩隻恐龍的關係與腳印

:*試從掠食、親子、求偶的關係，畫出不同腳印的分布。想像你是刑事鑑定專家，如何由案發現場的種種跡證，說出你的故事，找出同學推理的錯誤地方。

*四、表達分享：人類與恐龍共存？

:*根據下面三組照片，說出陸生恐龍會游泳？與人類與恐龍共存的真偽？腳印上的三頁蟲？ <br><br>

<img style="height:350px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%88%87%E5%84%84%E5%B9%B4%E5%89%8D%E7%9A%84%E6%81%90%E9%BE%8D%E7%9B%B8%E9%81%87-5.png'/><br><br>

圖:考古學家最近在西班牙北部古代湖底遺迹發現12個恐龍腳印，首度提出有力證據證明，部分陸生恐龍可能也會游泳。六對對稱腳印每個約長50公分，寬15公分，總共綿延15公尺長。另外考古學家也在同樣的砂岩上發現二到三個呈「﹍」狀的抓痕。

<table>
<tr>
<td>
<img style="height:350px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%88%87%E5%84%84%E5%B9%B4%E5%89%8D%E7%9A%84%E6%81%90%E9%BE%8D%E7%9B%B8%E9%81%87-6.png'/>
</td>
<td>
<img style="height:350px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%88%87%E5%84%84%E5%B9%B4%E5%89%8D%E7%9A%84%E6%81%90%E9%BE%8D%E7%9B%B8%E9%81%87-7.png'/>
</td>
</tr>
<tr>
<td>
<img style="height:350px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%88%87%E5%84%84%E5%B9%B4%E5%89%8D%E7%9A%84%E6%81%90%E9%BE%8D%E7%9B%B8%E9%81%87-8.png'/>
</td>
<td>
<img style="height:350px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%88%87%E5%84%84%E5%B9%B4%E5%89%8D%E7%9A%84%E6%81%90%E9%BE%8D%E7%9B%B8%E9%81%87-9.png'/>
</td>
</tr>
</table><br>
圖:以上4張圖行，哪些是人類的腳印？哪些是恐龍腳印？人與恐龍相遇有可能嗎？要不然，故事應該是怎樣？ <br><br>

<img style="height:350px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E8%88%87%E5%84%84%E5%B9%B4%E5%89%8D%E7%9A%84%E6%81%90%E9%BE%8D%E7%9B%B8%E9%81%87-10.png'/>

圖:鞋印上會有三頁蟲嗎？請提出你的解釋。<br><br><br>

地球又大又圓

2021-06-17T05:56:06Z

彰師大：

<s4e>
pid=209
show=原始設計者;簡介
</s4e>

<font size="4">對於現在的地球我們十分熟悉，不管是地球的大小或是地球的形狀，但許多知識其實在古時候就已經有科學家發現了，那古科學家是怎麼辦到的?</font>

<img style="width:400px;float:right; " src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-1.png'/>

== 1.猜猜看-地球軌道==
*先從太陽系開始切入地球的運動狀況：
:1.引入克普勒行星三大運動定律第一定律：行星繞太陽運行的軌道橢圓，太陽位在橢圓的焦點之一。(讓學生了解地球軌道為橢圓形)

<img style="width:600px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-2.png'/>

:2. 介紹橢圓的基本特性：半長軸、半短軸、焦點與中心的距離、「離心率」。(引入離心率的概念方便下個活動)

::<img style="width:300px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-3.png'/>
::<img style="width:300px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-4.png'/>

:3. 學習單活動一：讓學生猜猜看地球的運動軌跡為下圖的哪一個?
::(挑戰學生的迷思概念：由於課本都將地球軌道畫的太過於橢圓，導致學生認為四季的變化是因為近日點與遠日點與太陽的距離有很大的差異)
:4. 向學生揭曉答案：答案為A，離心率0.0167的橢圓為地球軌道。
:5. 同時介紹太陽系各行星的橢圓率及運動軌跡(包括哈雷彗星)

::<img style="width:600px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-5.png'/>

== 2.畫畫看-地球在哪裡?==

*2.1 若1月1日在12點方向，讓學生自己畫出地球繞太陽時每個月初一的位置大概在哪?

::<img src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-6.png'/>

*2.2 利用打點計時器複習平均速度、平均加速度的概念。

::<img src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-7.png'/>

::求S_1的平均速度：
::求S_2的平均速度：
::求平均加速度：
*2.3利用打點計時器(一維)的概念延伸到二維，請學生在上圖畫出向心加速度的方向及大小，時間間隔為1個月。
**<b><i>v<sub>1</sub> = (r<sub>2</sub> - r<sub>1</sub>) / Δt</i></b>
**<b><i>v<sub>2</sub> = (r<sub>3</sub> - r<sub>2</sub>) / Δt</i></b>
**<b><i>a<sub>c</sub> = (v<sub>2</sub> - v<sub>1</sub>) / Δt</i></b>

::<img style="width:300px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-8.png'/>
::<img style="width:300px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-9.png'/>

== 3.想想看(一)-為什麼會有四季?==

*3.1 讓學生思考為什麼地球會有四季變化?(挑戰迷思概念：近日點較熱、遠日點較冷)
*3.2 講解地球有四季的原因：來自於地球地自轉軸與黃道面夾腳23.5度

::<img style="width:500px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-10.png'/>

==4.想想看(二)-地球是圓的?==
*地球是圓的是大多數都相信的事實，但世界上依然有些人相信地球是平的，並提倡「地平說」。

*4.1 問題一：你怎麼知道地球是圓的?
*4.2 問題二：有什麼證據可以證明呢?
:給學生進行討論並寫在下方的表格(討論完上台發表後，題供老師所查到得資料)
<table style="width:1200px; height:400px; border:black 1px solid;" border="1">
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">你與組員的想法：</td><td style="vertical-align:text-top;">老師的想法：</td>
</tr>
</table>
老師例子：
*1.因為地球是圓地所以無法看到非常遠的景物。

::<img style="width:500px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-11.png'/>

*2.當船行駛離開港口時會看到船沒入海平面。

<img style="width:500px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-12.png'/>

*3.當月蝕時看到的陰影是圓的。

::<img style="width:500px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-13.png'/>

==5.想想看(三)-立竿見影==
*5.1 問題三：既然地球是圓的，假設今天是春分，生活在北迴歸線的我們，請問在中午12點的時候立1公尺高的竹竿，那θ等於多少呢?你怎麼知道?。

<img style="width:500px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-14.png'/>

*5.2 從問題三給予學生這時候的角度θ會對應到地球緯度

<img style="width:500px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-15.png'/>

==6.做做看—地球有多大?==
*6.1 利用前面所學到的知識以及下方準備的材料，挑戰看看地球的周長是否可以求出來，你用了哪些觀念呢?(為了方便將籃球代替地球)(將實驗過程及使用到的原理寫下或畫在下方)

:<img style="width:500px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-16.png'/>

*6.2 如果將兩支牙籤的距離拉近，
**6.2.1 問題四：(1)會與透過竿影測得的影子長度的關係，將數據填在左表格在右邊方格紙作圖，
**6.2.2 問題五：(2)會與圓周長有什麼樣的關係，一樣將數據填在左表格在右邊方格紙作圖動手做實驗

:<img style="width:500px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-17.png'/>

:<img style="width:500px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-18.png'/>
*6.3 問題與討論(寫在表格內)
**6.3.1 (1)你從上面的實驗得出什麼結果?(問題四：理論上為斜直線，問題五：水平線)
**6.3.2 (2)在實驗時有沒有發生什麼困難或是誤差很大?怎麼解釋?

*6.4 影片欣賞
**6.4.1 透過影片讓學生了解古代人是怎麼用簡單的數學及物理原理求出地球的圓周長。

*6.5 結論
**6.5.1 你在上完課後有學到什麼東西?(自我檢視學到了什麼?)
**6.5.2 你覺得哪個部分最有趣?

==7.參考資料==
*1. https://www.youtube.com/watch?v=Mw30CgaXiQw
*2. https://www.youtube.com/watch?v=Cce1XJ3BCxg
*3. 黃福坤，地球、月亮與太陽的大小 http://www.phy.ntnu.edu.tw/moodle/mod/resource/view.php?id=66
*4. 朱慶琪2017 自然科學探究&實作工作坊. 「探究與實作. 的幾個課程⼩單元分享」. (2017.10.17.)

地球又大又圓

2021-06-17T05:54:05Z

彰師大：

<s4e>
pid=209
show=原始設計者;簡介
</s4e>

<font size="4">對於現在的地球我們十分熟悉，不管是地球的大小或是地球的形狀，但許多知識其實在古時候就已經有科學家發現了，那古科學家是怎麼辦到的?</font>

<img style="width:400px;float:right; " src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-1.png'/>

== 1.猜猜看-地球軌道==
*先從太陽系開始切入地球的運動狀況：
:1.引入克普勒行星三大運動定律第一定律：行星繞太陽運行的軌道橢圓，太陽位在橢圓的焦點之一。(讓學生了解地球軌道為橢圓形)

<img style="width:600px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-2.png'/>

:2. 介紹橢圓的基本特性：半長軸、半短軸、焦點與中心的距離、「離心率」。(引入離心率的概念方便下個活動)

::<img style="width:300px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-3.png'/>
::<img style="width:300px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-4.png'/>

:3. 學習單活動一：讓學生猜猜看地球的運動軌跡為下圖的哪一個?
::(挑戰學生的迷思概念：由於課本都將地球軌道畫的太過於橢圓，導致學生認為四季的變化是因為近日點與遠日點與太陽的距離有很大的差異)
:4. 向學生揭曉答案：答案為A，離心率0.0167的橢圓為地球軌道。
:5. 同時介紹太陽系各行星的橢圓率及運動軌跡(包括哈雷彗星)

::<img style="width:600px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-5.png'/>

== 2.畫畫看-地球在哪裡?==

*2.1 若1月1日在12點方向，讓學生自己畫出地球繞太陽時每個月初一的位置大概在哪?

::<img src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-6.png'/>

*2.2 利用打點計時器複習平均速度、平均加速度的概念。

::<img src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-7.png'/>

::求S_1的平均速度：
::求S_2的平均速度：
::求平均加速度：
*2.3利用打點計時器(一維)的概念延伸到二維，請學生在上圖畫出向心加速度的方向及大小，時間間隔為1個月。
**<b><i>v<sub>1</sub> = (r<sub>2</sub> - r<sub>1</sub>) / Δt</i></b>
**<b><i>v<sub>2</sub> = (r<sub>3</sub> - r<sub>2</sub>) / Δt</i></b>
**<b><i>a<sub>c</sub> = (v<sub>2</sub> - v<sub>1</sub>) / Δt</i></b>

::<img style="width:300px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-8.png'/>
::<img style="width:300px;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%A4%A7%E5%8F%88%E5%9C%93-9.png'/>

== 3.想想看(一)-為什麼會有四季?==

*3.1 讓學生思考為什麼地球會有四季變化?(挑戰迷思概念：近日點較熱、遠日點較冷)
*3.2 講解地球有四季的原因：來自於地球地自轉軸與黃道面夾腳23.5度

::<img style="width:500px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bb/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%9C%93%E5%8F%88%E5%A4%A79.png'/>

==4.想想看(二)-地球是圓的?==
*地球是圓的是大多數都相信的事實，但世界上依然有些人相信地球是平的，並提倡「地平說」。

*4.1 問題一：你怎麼知道地球是圓的?
*4.2 問題二：有什麼證據可以證明呢?
:給學生進行討論並寫在下方的表格(討論完上台發表後，題供老師所查到得資料)
<table style="width:1200px; height:400px; border:black 1px solid;" border="1">
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">你與組員的想法：</td><td style="vertical-align:text-top;">老師的想法：</td>
</tr>
</table>
老師例子：
*1.因為地球是圓地所以無法看到非常遠的景物。

::<img style="width:500px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8b/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%9C%93%E5%8F%88%E5%A4%A710.png'/>

*2.當船行駛離開港口時會看到船沒入海平面。

<img style="width:500px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bc/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%9C%93%E5%8F%88%E5%A4%A711.png'/>

*3.當月蝕時看到的陰影是圓的。

::<img style="width:500px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2a/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%9C%93%E5%8F%88%E5%A4%A712.png'/>

==5.想想看(三)-立竿見影==
*5.1 問題三：既然地球是圓的，假設今天是春分，生活在北迴歸線的我們，請問在中午12點的時候立1公尺高的竹竿，那θ等於多少呢?你怎麼知道?。

<img style="width:500px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/be/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%9C%93%E5%8F%88%E5%A4%A713.png'/>

*5.2 從問題三給予學生這時候的角度θ會對應到地球緯度

<img style="width:500px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/70/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%9C%93%E5%8F%88%E5%A4%A714.png'/>

==6.做做看—地球有多大?==
*6.1 利用前面所學到的知識以及下方準備的材料，挑戰看看地球的周長是否可以求出來，你用了哪些觀念呢?(為了方便將籃球代替地球)(將實驗過程及使用到的原理寫下或畫在下方)

:<img style="width:500px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/25/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%9C%93%E5%8F%88%E5%A4%A715.png'/>

*6.2 如果將兩支牙籤的距離拉近，
**6.2.1 問題四：(1)會與透過竿影測得的影子長度的關係，將數據填在左表格在右邊方格紙作圖，
**6.2.2 問題五：(2)會與圓周長有什麼樣的關係，一樣將數據填在左表格在右邊方格紙作圖動手做實驗

:<img style="width:500px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/89/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%9C%93%E5%8F%88%E5%A4%A716.png'/>

:<img style="width:500px;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d4/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8F%88%E5%9C%93%E5%8F%88%E5%A4%A717.png'/>
*6.3 問題與討論(寫在表格內)
**6.3.1 (1)你從上面的實驗得出什麼結果?(問題四：理論上為斜直線，問題五：水平線)
**6.3.2 (2)在實驗時有沒有發生什麼困難或是誤差很大?怎麼解釋?

*6.4 影片欣賞
**6.4.1 透過影片讓學生了解古代人是怎麼用簡單的數學及物理原理求出地球的圓周長。

*6.5 結論
**6.5.1 你在上完課後有學到什麼東西?(自我檢視學到了什麼?)
**6.5.2 你覺得哪個部分最有趣?

==7.參考資料==
*1. https://www.youtube.com/watch?v=Mw30CgaXiQw
*2. https://www.youtube.com/watch?v=Cce1XJ3BCxg
*3. 黃福坤，地球、月亮與太陽的大小 http://www.phy.ntnu.edu.tw/moodle/mod/resource/view.php?id=66
*4. 朱慶琪2017 自然科學探究&實作工作坊. 「探究與實作. 的幾個課程⼩單元分享」. (2017.10.17.)

空氣品質PM 2.5來源

2021-06-17T01:41:38Z

彰師大：

<s4e>
pid=208
show=原始設計者;簡介
</s4e>

<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
<font size="4">台中海線因為鄰近台中火力發電廠，因此空氣品質紫爆時，常有疑慮，是火力發電廠造成的？或是大陸霾害導致？抑或是汽機車等交通工具所造成？請探究此現象。</font>

<font size="4">The source of PM 2.5 in Taichung coast line： For the reason of near the Taichung Thermal Power Plant, when the air condition is bad, people will be confused. The haze come from Taichung Thermal Power Plant? Mainland China? or Vehicles? Investigate the phenomenon.</font>

<img style="width:30%;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E7%A9%BA%E6%B0%A3%E5%93%81%E8%B3%AAPM%202.5%E4%BE%86%E6%BA%90-1.png'/>

<div style="border:black 1px solid; width:20%;">

*實驗材料：
**數位相機（或手機的照相功能）
**電腦（或手機的上網功能）

</div>
</td>

</tr>
</table>

== 1.現象說明：（或影片，或漫畫）==
*某次地方選舉的候選人，以台中空污為競選主軸，不同陣營對此議題進行攻防：
** A陣營：”空氣品質不良，將要求台中火力發電廠降載，中電不北送”。
** B陣營：”台中空污，都是中國大陸霾害吹過來得”
*此議題攸關我們日常生活，究竟孰是孰非？

== 2.初探與假說：（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==

*2.1當台中海線空氣污染嚴重，能見度不佳，無法從中港高中照到台中火力發電廠的五根煙囪。
*2.2空氣污染的污染源分成兩種，本土污染源與境外污染源（中國大陸霾害）。本土污染源又分固定污染源（台中火力發電廠）與移動污染源（汽機車）。台中海線的空氣污染，可能是綜合原因造成。
*2.3境外污染源必須在冬季，東北季風盛行下才出現；移動污染源會隨每日時間而改變；在夏季，電力吃緊，固定污染源的火力發電，必須火力全開。

== 3.設計實驗與執行==

3.1 上課SOP：
<ul>
<li>3.1.1 老師講解meeting大觀念（10分鐘）。</li>
<li>3.1.2 各組報告：上次進度、遇到的困難與策略（2分鐘/組）。</li>
<li>3.1.3 分組指導、設計實驗、收拾場地（約30分鐘）。</li>
</ul>

3.2 從中港高中拍攝台中火力發電廠的照片，如果可以清晰看到五根煙囪，表示能見度高；如果看不到五根煙囪，表示能見度低。<br>
3.3 上網查詢行政院環境保護署－空氣品質監測網，查看空氣品質。<br>
3.4 上網查詢中央氣象局網站，查看風速與風向。<br>
3.5 研究結果：<br>
<table style="border:black 1px solid;" border='1'>
<tr>
<td style="width:6%">日期</td>
<td style="width:32%">照片</td>
<td style="width:30%">等壓線</td>
<td style="width:32%">空氣品質</td>
</tr>
<tr>
<td>2016.12.13</td>
<td><img style="width:100%;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E7%A9%BA%E6%B0%A3%E5%93%81%E8%B3%AAPM%202.5%E4%BE%86%E6%BA%90-2.png' /></td>
<td><img style="width:100%;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E7%A9%BA%E6%B0%A3%E5%93%81%E8%B3%AAPM%202.5%E4%BE%86%E6%BA%90-3.png' /></td>
<td><img style="width:100%;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E7%A9%BA%E6%B0%A3%E5%93%81%E8%B3%AAPM%202.5%E4%BE%86%E6%BA%90-4.png' /></td>
</tr>
<tr>
<td>2016.12.14</td>
<td><img style="width:100%;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E7%A9%BA%E6%B0%A3%E5%93%81%E8%B3%AAPM%202.5%E4%BE%86%E6%BA%90-5.png' /></td>
<td><img style="width:100%;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E7%A9%BA%E6%B0%A3%E5%93%81%E8%B3%AAPM%202.5%E4%BE%86%E6%BA%90-6.png' /></td>
<td></td>
</tr>
<tr>
<td>2016.12.15</td>
<td><img style="width:100%;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E7%A9%BA%E6%B0%A3%E5%93%81%E8%B3%AAPM%202.5%E4%BE%86%E6%BA%90-7.png' /></td>
<td><img style="width:100%;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E7%A9%BA%E6%B0%A3%E5%93%81%E8%B3%AAPM%202.5%E4%BE%86%E6%BA%90-8.png' /></td>
<td><img style="width:100%;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E7%A9%BA%E6%B0%A3%E5%93%81%E8%B3%AAPM%202.5%E4%BE%86%E6%BA%90-9.png' /></td>
</tr>
<tr>
<td>2016.12.21</td>
<td><img style="width:100%;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E7%A9%BA%E6%B0%A3%E5%93%81%E8%B3%AAPM%202.5%E4%BE%86%E6%BA%90-10.png' /></td>
<td><img style="width:100%;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E7%A9%BA%E6%B0%A3%E5%93%81%E8%B3%AAPM%202.5%E4%BE%86%E6%BA%90-11.png' /></td>
<td><img style="width:100%;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E7%A9%BA%E6%B0%A3%E5%93%81%E8%B3%AAPM%202.5%E4%BE%86%E6%BA%90-12.png' /></td>
</tr>
<tr>
<td>2016.12.22</td>
<td><img style="width:100%;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E7%A9%BA%E6%B0%A3%E5%93%81%E8%B3%AAPM%202.5%E4%BE%86%E6%BA%90-13.png' /></td>
<td><img style="width:100%;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E7%A9%BA%E6%B0%A3%E5%93%81%E8%B3%AAPM%202.5%E4%BE%86%E6%BA%90-14.png' /><img style="width:100%;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E7%A9%BA%E6%B0%A3%E5%93%81%E8%B3%AAPM%202.5%E4%BE%86%E6%BA%90-15.png' />
<img style="width:100%;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E7%A9%BA%E6%B0%A3%E5%93%81%E8%B3%AAPM%202.5%E4%BE%86%E6%BA%90-16.png' /></td>
<td></td>
</tr>
<tr>
<td>2016.12.29</td>
<td><img style="width:100%;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E7%A9%BA%E6%B0%A3%E5%93%81%E8%B3%AAPM%202.5%E4%BE%86%E6%BA%90-17.png' /></td>
<td><img style="width:100%;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E7%A9%BA%E6%B0%A3%E5%93%81%E8%B3%AAPM%202.5%E4%BE%86%E6%BA%90-18.png' /></td>
<td><img style="width:100%;" src='https://iap.ncue.edu.tw/images/%E7%A9%BA%E6%B0%A3%E5%93%81%E8%B3%AAPM%202.5%E4%BE%86%E6%BA%90-19.png' /></td>
</tr>
</table>

== 4.分析與結論==

*4.1 冬天，東北季風旺盛時的紫爆，來源為境外污染源（中國大陸沙塵暴）。
*4.2 夏天，午後雷陣雨、西南季風有助降低紫爆。但夏季電力吃緊，火力發電必定滿載。
*4.3 春、秋季風轉變，大氣相對穩定的紫爆，來源為本土污染源，建議火力發電廠降載或增加生煤處理。
*4.4 其他問題分析。

== 5.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的結果。
*5.3 能建模出台中海線PM 2.5的來源。

==6.參考資料==
* https://www.cmmedia.com.tw/home/articles/13139

* https://www.ettoday.net/news/20171212/1071250.htm

光學現象與探討

2021-05-28T02:44:31Z

彰師大：

<s4e>
pid=264
show=原始設計者;簡介
</s4e>

<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。<br>
<img src='http://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%85%89%E5%AD%B8%E7%8F%BE%E8%B1%A1%E8%88%87%E6%8E%A2%E8%A8%8E-1.png'/>

<img src='http://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%85%89%E5%AD%B8%E7%8F%BE%E8%B1%A1%E8%88%87%E6%8E%A2%E8%A8%8E-2.png'/><br>

可以用引導式的方式說明主題現象（影片、漫畫或實驗）

== 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

== 實作項目==
*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='http://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%85%89%E5%AD%B8%E7%8F%BE%E8%B1%A1%E8%88%87%E6%8E%A2%E8%A8%8E-3.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='http://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%85%89%E5%AD%B8%E7%8F%BE%E8%B1%A1%E8%88%87%E6%8E%A2%E8%A8%8E-4.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

運動獨立性

2021-05-27T01:53:50Z

彰師大：

<font size="4" color="blue">一個鋼珠從高處靜止釋放沿軌道滾下，直到水平射出，探究鋼珠落地所需時間及相關運動特性。</font>

<videoflash>Ogy-EeeXTtw</videoflash>

<div style="border-style: double; width:20%">
<font size="4" color="black">
:'''實驗材料：'''
</font>
#軌道及支架
#鋼珠
#碼表
#攝影機（手機）

</div>

== 現象說明 ==

影片鋼珠沿軌道滾下，直至水平射出，及至落地的過程。

<videoflash>Ogy-EeeXTtw</videoflash>

== 探究問題 ==

*2.1 鋼珠在水平數射後，水平距離對時間的關係 X(t)？
*2.2 鋼珠在水平數射後，垂直距離對時間的關係 Y(t)？
*2.3 改變釋放高度，上述X(t)及Y(t)?
*2.4 不同釋放高度，鋼珠射出到落地所需時間 T(h)？
*2.5 不同釋放高度，鋼珠落地的水平射程D(h)？

== 實作項目 ==

3.1.1 規劃實驗，探究鋼珠在水平射出後，鋼珠水平距離與時間的關係X(t)，改變釋放的高度，探究鋼珠水平距離與時間的關係X(t)。 <br>
3.1.2 不同釋放高度，鋼珠落地之水平射程D(h)。 <br>
3.1.3 分析實驗結果，包括轉化數據，以射程平方D2對釋放高度h作圖。
<br>
<img src="http://iap.ncue.edu.tw/images/%E9%81%8B%E5%8B%95%E7%8D%A8%E7%AB%8B%E6%80%A7-1.png">
<br>
<img src="http://iap.ncue.edu.tw/images/%E9%81%8B%E5%8B%95%E7%8D%A8%E7%AB%8B%E6%80%A7-2.png">
<br>
<img src="http://iap.ncue.edu.tw/images/%E9%81%8B%E5%8B%95%E7%8D%A8%E7%AB%8B%E6%80%A7-3.png">
<br><br>

3.2.1 規劃實驗，探究鋼珠在水平射出後，鋼珠垂直距離與時間的關係Y(t)，改變釋放的高度，探究鋼珠垂直距離與時間的關係Y(t)。 <br>
3.2.2 不同釋放高度，鋼珠落地所需時間T(h)。 <br>
3.2.3 分析實驗結果<br>
<img src="http://iap.ncue.edu.tw/images/%E9%81%8B%E5%8B%95%E7%8D%A8%E7%AB%8B%E6%80%A7-4.png">
<br>
<img src="http://iap.ncue.edu.tw/images/%E9%81%8B%E5%8B%95%E7%8D%A8%E7%AB%8B%E6%80%A7-5.png">

== 分析與結論 ==

*4.1 能從實驗中所記錄數據與數據圖中，分析射出後鋼珠的水平運動為不受力運動，結論出可能之定性關係。
*4.2 能從實驗中所記錄數據與數據圖中，分析射出後鋼珠的垂直運動為受力運動，結論出可能之定性關係。
*4.3 能從實驗中所記錄數據與數據圖中，分析射出後鋼珠落地的水平射程與釋放高度D vs. h中，轉化後的D2 vs. h圖中得出相關物理量，結論出可能之定性關係。
*4.4 鋼珠滾動所造成之影響為何？如何將滾動考慮到數據分析中？

== 教學目標與評量 ==

*5.1 能實際操作、架設實驗集結許相關數據
*5.2 能記錄數據、繪製圖表並作分析
*5.3 能分析與探究數據圖所表現之結果與理論之間的差異。

從單擺到物理擺

2021-05-27T01:33:46Z

彰師大：

<font size="4" color="blue">單擺由一條不計質量的擺線及一個不計形體尺寸的擺錘組成，繫住擺線一端且讓質量的擺錘以小角度擺動，探究可觀察的擺動週期與各參數間的關係；若是擺錘質量分散，例如一支質量均勻分布的細棒，改變擺動之支點，探究可觀察之擺動週期與支點位置的關係。</font>

<div style="border-style: double; width:20%">
<font size="4" color="black">
:'''實驗材料：'''
</font>
#擺錘（例如鋼球或高爾夫球）x1顆
#細線x1卷
#碼表
#細木棒（~100公分）x1支
#電鑽x1把
#圖釘x1支

</div>

== 現象說明 ==

單擺擺動時，觀察記錄擺動週期與擺線的關係；接著細木棒的擺動週期與支點的關係。

<videoflash>OY7uXA9ggcg</videoflash> <videoflash>PLr8y8nUd4w</videoflash>

== 探究問題 ==

*2.1 單擺擺動週期與擺動角度的關係T(θ)？
*2.2 單擺擺動週期與擺錘質量之關係T(m)
*2.3 單擺擺動週期與擺線長度之關係T(Ɩ)？
*2.4 木棒擺動週期與支點的關係T(d)？
*2.5 木棒擺動週期與木棒形體和質量之間的關係？
*2.6 前述兩項實驗還有哪些可能的探討變數？

== 實作項目 ==

3.1 設計與執行單擺擺動週期與相關變數之間的關係之各項實驗：
<ul>
<li>3.1.1 探究T(θ)</li>
<img src="http://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%BE%9E%E5%96%AE%E6%93%BA%E5%88%B0%E7%89%A9%E7%90%86%E6%93%BA-1.png">
<li>3.1.2 探究T(m)</li>
<li>3.1.3 探究T(Ɩ)，轉化T對Ɩ2的關係圖。</li>
<img src="http://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%BE%9E%E5%96%AE%E6%93%BA%E5%88%B0%E7%89%A9%E7%90%86%E6%93%BA-2.png">
<img src="http://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%BE%9E%E5%96%AE%E6%93%BA%E5%88%B0%E7%89%A9%E7%90%86%E6%93%BA-3.png">
<img src="http://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%BE%9E%E5%96%AE%E6%93%BA%E5%88%B0%E7%89%A9%E7%90%86%E6%93%BA-4.png">
</ul>

3.2 設計與執行單擺擺動週期與相關變數之間的關係實驗：
<ul>
<li>3.2.1 探究T(d)</li>
<img src="http://iap.ncue.edu.tw/images/%E5%BE%9E%E5%96%AE%E6%93%BA%E5%88%B0%E7%89%A9%E7%90%86%E6%93%BA-5.png">
</ul>

== 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 能推導相關數據，並將理論數據與實驗數據繪圖比較，例如T(d)。
*4.4 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 能實際操作、記錄數據、繪製圖表。
*5.2 能分析數據所表現之結果。
*5.3 能推導物理擺之擺動週期對轉軸到質心的關係式，並能與實驗數據作比較。

甘油折射率與臨界角之測定

2021-05-24T01:12:04Z

彰師大：

<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。

<img src="http://science4everyone.net/MediaWiki/images/4/47/%E7%94%98%E6%B2%B9%E6%8A%98%E5%B0%84%E7%8E%87%E8%88%87%E8%87%A8%E7%95%8C%E8%A7%92%E4%B9%8B%E6%B8%AC%E5%AE%9A-1.png">

==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。
<img src="http://science4everyone.net/MediaWiki/images/a/a5/%E7%94%98%E6%B2%B9%E6%8A%98%E5%B0%84%E7%8E%87%E8%88%87%E8%87%A8%E7%95%8C%E8%A7%92%E4%B9%8B%E6%B8%AC%E5%AE%9A-2.png">
** 3.1.2分析實驗結果
<img src="http://science4everyone.net/MediaWiki/images/3/3c/%E7%94%98%E6%B2%B9%E6%8A%98%E5%B0%84%E7%8E%87%E8%88%87%E8%87%A8%E7%95%8C%E8%A7%92%E4%B9%8B%E6%B8%AC%E5%AE%9A-3.png">

* 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。
<img src="http://science4everyone.net/MediaWiki/images/6/68/%E7%94%98%E6%B2%B9%E6%8A%98%E5%B0%84%E7%8E%87%E8%88%87%E8%87%A8%E7%95%8C%E8%A7%92%E4%B9%8B%E6%B8%AC%E5%AE%9A-4.png">
** 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

檔案:甘油折射率與臨界角之測定-4.png

2021-05-24T00:56:36Z

彰師大：

檔案:甘油折射率與臨界角之測定-3.png

2021-05-24T00:56:19Z

彰師大：

檔案:甘油折射率與臨界角之測定-2.png

2021-05-24T00:56:06Z

彰師大：

檔案:甘油折射率與臨界角之測定-1.png

2021-05-24T00:55:42Z

彰師大：

利用水溶液折射找出折射率

2021-05-21T08:07:14Z

彰師大：

<div style="border-style: double;float:right;">
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>

<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">

</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
:<img style="width:400px;" src="http://science4everyone.net/MediaWiki/images/e/ea/%E5%88%A9%E7%94%A8%E6%B0%B4%E6%BA%B6%E6%B6%B2%E6%8A%98%E5%B0%84%E6%89%BE%E5%87%BA%E6%8A%98%E5%B0%84%E7%8E%87-1.png">

:<img style="width:400px;" src="http://science4everyone.net/MediaWiki/images/9/99/%E5%88%A9%E7%94%A8%E6%B0%B4%E6%BA%B6%E6%B6%B2%E6%8A%98%E5%B0%84%E6%89%BE%E5%87%BA%E6%8A%98%E5%B0%84%E7%8E%87-2.png">

(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
:<img style="width:400px;" src="http://science4everyone.net/MediaWiki/images/c/c2/%E5%88%A9%E7%94%A8%E6%B0%B4%E6%BA%B6%E6%B6%B2%E6%8A%98%E5%B0%84%E6%89%BE%E5%87%BA%E6%8A%98%E5%B0%84%E7%8E%87-3.png">

第二次量測
:<img style="width:400px;" src="http://science4everyone.net/MediaWiki/images/c/c2/%E5%88%A9%E7%94%A8%E6%B0%B4%E6%BA%B6%E6%B6%B2%E6%8A%98%E5%B0%84%E6%89%BE%E5%87%BA%E6%8A%98%E5%B0%84%E7%8E%87-3.png">

第三次量測
:<img style="width:400px;" src="http://science4everyone.net/MediaWiki/images/c/c2/%E5%88%A9%E7%94%A8%E6%B0%B4%E6%BA%B6%E6%B6%B2%E6%8A%98%E5%B0%84%E6%89%BE%E5%87%BA%E6%8A%98%E5%B0%84%E7%8E%87-3.png">

:*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

檔案:利用水溶液折射找出折射率-3.png

2021-05-21T08:03:32Z

彰師大：

檔案:利用水溶液折射找出折射率-2.png

2021-05-21T08:03:18Z

彰師大：

檔案:利用水溶液折射找出折射率-1.png

2021-05-21T08:02:57Z

彰師大：

動動人與旋轉世界

2021-05-21T03:00:56Z

彰師大：

<s4e>
pid=186
show=原始設計者;簡介
</s4e>

=='''1.情境引導'''==
<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*橡皮筋有彈力，搭配小夾子，可以做出好玩的科學玩具。小華想做個人在上面努力的運動，小雪想做個好玩的海豚，在海裡翻滾和跳躍。你想做出什麼來，請趕快動手吧！
<div style="border:1px black double; width:40%;">
*材料
**原色疊疊樂積木塊12mm*25mm*75mm 3塊/人
**橡皮筋直徑5公分4條/人
**牛奶紙板約10公分*12公分1張/人
**剪刀1支/人
**小木夾子3.5公分*寬7mm 2支/人
**中木夾子4.7公分*寬7mm 2支/人
**小圓木棒直徑7mm*長10公分 1段/人
**彩色毛鐵絲（毛根）2根/人
**2公分寬很黏的雙面膠5公分1段/人
**彩色膠帶（電火布）25公分/人
**熱融膠槍組含膠條1組/組
**各色輕黏土3--5公克/人。

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

== '''2.原理:'''==

*橡皮筋提供彈力，夾子夾住橡皮筋，因為彈力的關係，重心位置不斷的改變，造成夾子抖動。當輕輕轉動橡皮筋產生形變時，夾子跟著轉動。

== '''3.過程:'''==

<center><font color="blue" size="4">活動一動動人</font></center>
（一）動手做：
#將三塊木塊，用很黏的雙面膠兩兩固定，組合成ㄩ形。
#再用橡皮筋加強固定，可再用熱融膠加強固定，完成u形架。
#取橡皮筋轉成8字形後，分別套在u形架上的兩端。
#再取一根10公分圓木棒，穿過在交叉的橡皮筋。
#在圓木棒的兩邊，用毛鐵絲（毛根）做兩個小朋友，夾住坐在圓木上（尚可微轉動）。
#調整圓木棒的重心到木棒平衡。
（二）討論：
#用手輕壓圓木蹺蹺板，觀察兩個毛毛小朋友會發生什麼事？
#讓小朋友有不一樣的表演，可以有哪些操作呢？

<img style="width:40%;" src='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/e/e9/%E5%8B%95%E5%8B%95%E4%BA%BA%E8%88%87%E6%97%8B%E8%BD%89%E4%B8%96%E7%95%8C-1.png'/>

（三）結論：
當用手按壓與放開後，兩個小朋友在槓桿上，因為橡皮筋的彈力，會在架子上抖動。也可以使用不固定的玩偶，這樣玩偶就會飛起來，彼此玩飛天玩偶遊戲。

<hr>

<center><font color="blue" size="4">活動二轉轉世界</font></center>
（一）動手做
#在u形架上直接套上一條橡皮筋。
#取小夾子一個，夾住橡皮筋，調整到約略為夾子的重心。
#輕輕轉動橡皮筋，觀察木夾子的運動！
#再夾一支夾子，調整夾子的位置，直到可以同時讓讓兩個夾子轉動不相碰。
#想一想，怎樣表演給人欣賞，同時又看不到指頭在推動呢？
#這一次用拇指試試看，效果怎樣？
#如果時間足夠，請用紙板做一個田徑好手，黏住站在夾子上，一起玩平衡動動人。

<img style="width:40%;" src='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/a/a4/%E5%8B%95%E5%8B%95%E4%BA%BA%E8%88%87%E6%97%8B%E8%BD%89%E4%B8%96%E7%95%8C-2.png'/>

（二）討論：
#如果利用輕黏土直接黏在夾子上，塑造一隻海豚，在海浪上追逐浪花！你（妳）覺得可行嗎？
#還可以用這個平衡玩具做什麼有趣的事！例如轉動的色輪。
（三）結論：
*橡皮筋扭轉後產生形變，彈力釋放能量讓夾子轉動。可以用它玩色輪遊戲。或將夾子一次夾住前後橡皮筋，夾子便會平行停住，在上面黏上動物或動作人物，當觸動動物或人物時，主角產生前後運動。如下圖：

<img style="width:40%;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b7/%E5%8B%95%E5%8B%95%E4%BA%BA%E8%88%87%E6%97%8B%E8%BD%89%E4%B8%96%E7%95%8C3.jpg'/> <img style="width:40%;" src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/12/%E5%8B%95%E5%8B%95%E4%BA%BA%E8%88%87%E6%97%8B%E8%BD%89%E4%B8%96%E7%95%8C4.jpg'/>

== <font color="red">4.老師的叮嚀</font>==

#U形架子還沒固定完成時，不能套上橡皮筋做實驗，以免架子解體亂噴飛打到人。
#熱融膠槍金屬及熔膠溫度高，可由老師協助學生一起完成，如經由老師許可自己使用時，請特別注意操作時自己和別人的安全。

檔案:動動人與旋轉世界-2.png

2021-05-21T02:59:41Z

彰師大：

檔案:動動人與旋轉世界-1.png

2021-05-21T02:59:26Z

彰師大：

嘟嘟心情車

2021-05-21T02:19:04Z

彰師大：

<s4e>
pid=190
show=原始設計者;簡介
</s4e>

<font color="blue" size="5"><center>單元名稱：嘟嘟心情車</center></font>

== 情境引導==
<table style='border:none'>
<tr>
<td style="vertical-align:text-top;">
*小朋友，車子是不是需要輪子，但是輪子的形狀都要像車輪那樣嗎？今天我們來試著用鋼珠球狀體當輪子，那要選用什麼當鋼珠的車軸呢？你猜得到嗎？給你一個提示是磁鐵！這是怎麼一回事呢？還有什麼是「心情車」？趕快一起來探索吧！
<div style="border:1px black double; width:40%;">
*材料
**木塊13mm*27mm*75mm　1塊/人
**小木人3個/人
**直徑4mm*5mm強力磁鐵4個/人
**10mm鋼珠4個/人
**直徑20mm原木片厚10mm2片/人
**直徑20mm黑色圓形強力磁鐵中間有洞2個/人
**直徑45mm有洞圓木輪3個/人
**8mm圓木棍10公分1支/人
**白膠1罐/組
**彩色毛根10公分3條/人
**熱融膠組含膠條1組/組
**紅黑藍三色細頭油性筆各１支/組
**12色彩色筆1盒/組。

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

== 原理==
#磁鐵吸引力可以吸住鋼珠，代替了輪軸。當轉動時，兩者點狀接觸，所以摩擦力較小，又不會脫離，且磁力尚可承載一些重量，於是可順利當車輪使用。
#心情車例用磁極相同比彼此相斥力，讓中間木輪可以維持平衡飄浮，並順利轉動。

== 過程==

（一）製作嘟嘟車
#取一塊木塊當車子底板，在四邊裝輪子的位置，做記號。
#用4ｍｍ鑽孔器鑽孔。
#在四個洞中，分別置入4ｍｍ強力磁鐵。
#在車頭黏一個小木頭人。
#拿一段毛根，當小人偶的雙手。

（二）製作心情玩偶轉盤
#拿兩個有洞輪子，分別用熱融膠黏上兩個圓形有洞強力磁鐵（或黑色磁鐵），並且確定讓相對應的磁極為相斥面。
#取圓木棍，穿過兩個有磁鐵的木輪，並在上方增加第三個木輪，第三個木輪洞內事先塗上一些白膠，定位會後等乾後固定。
#幫忙把最底下的木輪，也上一點白膠後固定。
#在第二個輪子上面，用白膠在左右處分別黏上一個小木人。
#在小木人的前後分別劃上不同心情臉，一個笑臉，另一個哭臉。變完成心情玩偶轉盤了。

<img style="width:30%;" src='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/3/3b/%E5%98%9F%E5%98%9F%E5%BF%83%E6%83%85%E8%BB%8A-1.png'/>

（三）結合變身嘟嘟心情車
#選車子的適當位置，將心情玩偶轉盤，黏放在嘟嘟車上。
#將心情嘟嘟車人偶裝上雙手，並做最後的美化，例如畫畫、加上裝飾等。

<img style="width:25%" src='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/9/99/%E5%98%9F%E5%98%9F%E5%BF%83%E6%83%85%E8%BB%8A-2.png'/>
<img style="width:40%" src='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/7/78/%E5%98%9F%E5%98%9F%E5%BF%83%E6%83%85%E8%BB%8A-3.png'/>

== 討論==
#說說看，如果磁鐵的位置不對，會造成鋼珠輪子有什麼樣的結果？
#說說看，怎樣讓心情玩偶表演得更好玩呢？
#生活中，你將如何使用心情玩偶嘟嘟車？

== 結論 ==
*利用磁鐵的相斥特性，使玩偶可以上下彈動。嘟嘟車的輪子吸住磁鐵，可當車輪使用，又因為磁鐵和鋼珠的吸利，使得車體可以承載物品。這和一般車輪與車軸的概念不一樣，因此可以應用到其他需要轉動的地方，如轉輪等。

== 老師的叮嚀 ==
*將木塊鑽洞時，請小心使用工具，並注意老師的安全叮嚀。

檔案:嘟嘟心情車-3.png

2021-05-21T02:12:50Z

彰師大：

檔案:嘟嘟心情車-2.png

2021-05-21T02:12:32Z

彰師大：

檔案:嘟嘟心情車-1.png

2021-05-21T02:12:16Z

彰師大：

幾何光學及混合光經稜鏡色散再複合

2021-05-21T01:49:01Z

彰師大：

<s4e>
pid=261
show=原始設計者;簡介
</s4e>

<font size="6">光的折射與色散</font>

<div>
<font color="blue">實驗材料: </font>
<table border="1">
<tr>
<td>品名</td><td>規格</td><td>說明 </td><td>數量 </td><td>單位 </td>
</tr>
<tr>
<td>R、G、B雷射筆 </td><td>外型尺寸盡量相同 </td><td>持續開啟時間盡量長，品質穩定 </td><td>各1 </td><td>支</td>
</tr>
<tr>
<td>雷射筆支架 </td><td>能將三支雷射筆固定在同一直線，雷射筆之間距離約1.2cm。最底下雷射筆距離底座約5cm。 </td><td>三支雷射筆必須要能個別微調指向角度 </td><td>1</td><td>個</td>
</tr>
<tr>
<td>三稜鏡 </td><td>玻璃製，稜鏡高度>12cm，三角邊長愈寬愈好，付支架。 </td><td>質地均勻無氣泡，表面平整無水波紋。 </td><td>2 </td><td>組</td>
</tr>
<tr>
<td>線狀燈泡 </td><td>12V100W，含燈座 </td><td>https://world.taobao.com/item/19271109059.htm?spm=a21wu.10013406-tw.0.0.e793d28dTtZrBV </td><td>1</td><td>個</td>
</tr>
<tr>
<td>燈泡座、電線及開關 </td><td>電線長至少1m，配合鹵素燈使用 </td><td>鹵素燈泡、燈泡座、變壓器需能搭配使用 </td><td>1</td><td>個</td>
</tr>
<tr>
<td>變壓器 </td><td>120V轉12V，功率150W以上 </td><td>鹵素燈泡、燈泡座、變壓器需能搭配使用 </td><td>1</td><td>個</td>
</tr>
<tr>
<td>量角器 </td><td>一般</td><td></td><td>1</td><td>個</td>
</tr>
<tr>
<td>直尺 </td><td>60cm以上</td><td></td><td>1</td><td>支</td>
</tr>
<tr>
<td>圓規 </td><td>一般</td><td></td><td>1</td><td>支</td>
</tr>
<tr>
<td>壁報紙 </td><td>淺色半開 </td><td></td><td>1</td><td>張</td>
</tr>
</table>

</div>

==1.教學目標： ==
*學習司乃耳折射定律及折射率定義

*了解折射率除了與介質種類有關之外也與光的顏色(波長/頻率)有關

*了解色散的成因並能進而演繹思考混合光經過兩個反置的三稜鏡折射後方向不變，但因不同色光橫向位移不同而形成最後折射出之複合光邊緣有不同色彩之現象。

<br><br>
==2.教學流程： ==

*反射與折射探究式教學[分組實作討論](1.5h)
*#以雷射光照射三稜鏡，紀錄光徑。
*#*操作：在略遮光中以雷射光束照射三稜鏡，紀錄周圍光徑。
*#*<img style="width:60%;" src='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/9/9f/%E5%B9%BE%E4%BD%95%E5%85%89%E5%AD%B8%E5%8F%8A%E6%B7%B7%E5%90%88%E5%85%89%E7%B6%93%E7%A8%9C%E9%8F%A1%E8%89%B2%E6%95%A3%E5%86%8D%E8%A4%87%E5%90%88-1.png'/>
*#探討光傳播到不同介質產生的現象
*#判斷光束在稜鏡內的光徑，以直尺作圖連接稜鏡外的光徑。
*#測量光徑與法線夾角，探討角度之間的關係
*#發表討論
<br><br>

*反射定律與折射現象(0.5h)
*#說明(複習)反射定律並驗證
*#引導以圓規作圖分析射過程夾角正弦函數之關係
*#比較每一次折射過程入射角與折射角正弦函數值(或倒數)之比值是否一致。
*#說明折射現象
*#*<img style="width:60%;" src='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/6/64/%E5%B9%BE%E4%BD%95%E5%85%89%E5%AD%B8%E5%8F%8A%E6%B7%B7%E5%90%88%E5%85%89%E7%B6%93%E7%A8%9C%E9%8F%A1%E8%89%B2%E6%95%A3%E5%86%8D%E8%A4%87%E5%90%88-2.png'/>
<br><br>

*折射率定義與折射定律(2h)
*#以水稜鏡測量雷射光束折射現象並分析夾角正弦函數關係
*#以玻璃或透明壓克力製作三角柱，內部裝水成為水三稜鏡。重複以上觀測分析，比較入射角與折射角正弦函數值(或倒數)之比值與玻璃折射比值是否相同。
*#說明折射率及司乃耳定律
*#說明不同物質折射角度不同，定義折射率表示，並說明司乃耳定律。
*#折射範例講解與練習
*#作示意圖及理論推導
*#光由空氣進入不同介質之折射角度比較
*#光經過多層平行介質之折射角度比較
*#光經過平板玻璃之橫向位移
*#光經過不平行兩界面(如三稜鏡)之偏向角
*#從理論值畫出精確的折射過程
*#評量
*探討全反射現象(1h)
*#根據雷射光照射三稜鏡實驗的觀測紀錄，探討「消失的穿透光線」
*#(在雷射光束照射三稜鏡實驗中，可能會因入射角度不同而出現全反射，此現象會造成學生疑惑，正可於學過折射定律之後提出討論。)
*#說明全反射現象
*#以雷射光通過垂直兩界面(玻璃磚或水族箱)觀察全反射現象
*#說明光纖之設計原理及應用
*由色散探討波長與折射率關係(1h)
*#演示一束混合光經過一個三稜鏡的色散現象，引導思考成因
*#說明混合光包含許多不同波長光，色散現象說明了不同波長的光折射率不同
*#*<img style="width:60%;" src='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/0/0a/%E5%B9%BE%E4%BD%95%E5%85%89%E5%AD%B8%E5%8F%8A%E6%B7%B7%E5%90%88%E5%85%89%E7%B6%93%E7%A8%9C%E9%8F%A1%E8%89%B2%E6%95%A3%E5%86%8D%E8%A4%87%E5%90%88-3.png'/>
*#操作：在遮光環境演示光束經三稜鏡折射後投射在光屏上產生連續光色散現象
*根據前面所學光的色散概念探討紅、綠、藍混合光經過兩個反置三稜鏡折射後的復合問題(2h)
*#探究問題
*#*太陽光經三稜鏡產生色散，說明了太陽光是許多色光的混合光。色散之後的色光經另一個倒置的三稜鏡能否復合回原來的太陽光(混合光)?
*#*以紅、綠、藍單色光之混合光束為代表作圖並探討。
*#*<img style="width:60%;" src='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/c/c8/%E5%B9%BE%E4%BD%95%E5%85%89%E5%AD%B8%E5%8F%8A%E6%B7%B7%E5%90%88%E5%85%89%E7%B6%93%E7%A8%9C%E9%8F%A1%E8%89%B2%E6%95%A3%E5%86%8D%E8%A4%87%E5%90%88-4.png'/>
*#學生畫下光徑圖
*#學習單：印妥兩個反置的大三稜鏡及代表紅、綠、藍混合之入射光束
*#學生發表光徑圖並討論
*#投射學生畫的學習單並進行發表及討論
*#學生於討論後再畫下光徑圖
*#學習單：同上
*#教師演示並解說
*#*教師巡視學生作圖情形
*#*教師演示紅、綠、藍雷射光束以相同入射角平行照射第一個三稜鏡，再經一個倒置三稜鏡折射後投射在白色屏上情形
*#*學生觀察並比對光徑圖，討論、檢討。
*#*教師口頭說明回饋學生作答情形
*#評量：評量學生能否由以上三種色光折射情形推論太陽光光束經過兩個反置三稜鏡折射後的復合情形，並推論各項變因(狹縫寬度、兩個三稜鏡距離等)對邊緣顏色寬度等性質的影響
*#*一束太陽光經三稜鏡產生色散，再經另一個倒置的三稜折射後的光線照射在白色屏上是甚麼樣圖像?
*#*改變太陽光束寬度，照射在白色屏上的圖像如何改變?
*#*改變兩個三稜鏡距離，照射在白色屏上的圖像如何改變?
*#*<img style="width:60%;" src='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/2/21/%E5%B9%BE%E4%BD%95%E5%85%89%E5%AD%B8%E5%8F%8A%E6%B7%B7%E5%90%88%E5%85%89%E7%B6%93%E7%A8%9C%E9%8F%A1%E8%89%B2%E6%95%A3%E5%86%8D%E8%A4%87%E5%90%88-5.png'/>
*教師以鹵素燈光束代替太陽光光束，照射第一個三稜鏡，再經一個倒置三稜鏡折射後投射在白色屏上，改變變因實驗驗證並回饋學生作答情形

<br><br>
==3.參考資料： ==

*https://lecdem.physics.umd.edu/n/n1/n1-21.html

<img style="width:60%;" src='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/9/97/%E5%B9%BE%E4%BD%95%E5%85%89%E5%AD%B8%E5%8F%8A%E6%B7%B7%E5%90%88%E5%85%89%E7%B6%93%E7%A8%9C%E9%8F%A1%E8%89%B2%E6%95%A3%E5%86%8D%E8%A4%87%E5%90%88-6.png'/>

*https://lecdem.physics.umd.edu/n/n1/n1-22.html

*https://lecdem.physics.umd.edu/n/n1/n1-23.html

*https://lecdem.physics.umd.edu/n/n1/n1-09.html

<img style="width:60%;" src='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/2/2d/%E5%B9%BE%E4%BD%95%E5%85%89%E5%AD%B8%E5%8F%8A%E6%B7%B7%E5%90%88%E5%85%89%E7%B6%93%E7%A8%9C%E9%8F%A1%E8%89%B2%E6%95%A3%E5%86%8D%E8%A4%87%E5%90%88-7.png'/>

*https://lecdem.physics.umd.edu/n/n1/n1-08.html

*https://lecdem.physics.umd.edu/n/n1/n1-13.html

<img style="width:30%;" src='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/d/d2/%E5%B9%BE%E4%BD%95%E5%85%89%E5%AD%B8%E5%8F%8A%E6%B7%B7%E5%90%88%E5%85%89%E7%B6%93%E7%A8%9C%E9%8F%A1%E8%89%B2%E6%95%A3%E5%86%8D%E8%A4%87%E5%90%88-8.png'/>

*Additional Info

*ID Code:N1-21

*Purpose:Show how a prism can recombine previously dispersed white light.

*Description:The prismatic spectrum setup of demonstration N1-01: PRISMATIC SPECTRUM OF WHITE LIGHT - POINT SOURCE is used to create a white light prism spectrum, seen in the photograph in the center. A second identical prism is then positioned in the beam with the base opposite that of the dispersing prism, so that the colors are recombined into a white spot.

*Availability:Available

*References:REFERENCES: (PIRA 6F10.35)

*Read 1998 times

*Published in N1 Continuous Spectra

*More in this category: « N1-14: REFLECTION GRATING - LARGE N1-22: OPTICAL BOARD - PRISMS - SEPARATE AND RECOMBINE »

<img style="width:30%;" src='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/e/e5/%E5%B9%BE%E4%BD%95%E5%85%89%E5%AD%B8%E5%8F%8A%E6%B7%B7%E5%90%88%E5%85%89%E7%B6%93%E7%A8%9C%E9%8F%A1%E8%89%B2%E6%95%A3%E5%86%8D%E8%A4%87%E5%90%88-9.png'/><br><br>
<img style="width:60%;" src='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/7/7c/%E5%B9%BE%E4%BD%95%E5%85%89%E5%AD%B8%E5%8F%8A%E6%B7%B7%E5%90%88%E5%85%89%E7%B6%93%E7%A8%9C%E9%8F%A1%E8%89%B2%E6%95%A3%E5%86%8D%E8%A4%87%E5%90%88-10.png'/>

*Additional Info

*ID Code:N1-22

*Purpose:Separate white light into its component colors with a prism and use an identical prism to recombine the light.

*Description:Use the optical board with a single slit baffle and a convex lens to limit the size of the ray. The single ray is passed through a prism which separates the light into its component colors, which can be cast onto a white surface. Placing a second identical prism in the beam in the opposite orientation recombines the colors into a white light spot and directs the light in a ray parallel to the original ray.

*Use a mirror to reflect the original dispersed light onto the screen, then move the support to the left to intercept the beam with the second prism, which will direct the beam onto the same spot after recombining. The optical element configuration is shown at the left (one prism) and at the right (two prisms) above The resulting "spectrum" for each configuration is shown below.

*Availability:Available

*References:REFERENCES: (PIRA 6F10.30)

*Read 1199 timesLast modified on Thursday, 29 October 2015 11:06

*Published in N1 Continuous Spectra

*Tagged under 

*PiP Oct 2015

*More in this category: « N1-21: COLOR SEPARATION AND RECOMBINATION BY PRISMS N1-23: FINE RESOLUTION OF SPECTRUM USING TWO PRISMS »

檔案:幾何光學及混合光經稜鏡色散再複合-10.png

2021-05-21T01:39:24Z

彰師大：

檔案:幾何光學及混合光經稜鏡色散再複合-9.png

2021-05-21T01:39:07Z

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2021-05-21T01:38:50Z

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2021-05-21T01:34:42Z

彰師大：

檔案:幾何光學及混合光經稜鏡色散再複合-2.png

2021-05-21T01:34:23Z

彰師大：

檔案:幾何光學及混合光經稜鏡色散再複合-1.png

2021-05-21T01:32:55Z

彰師大：

利用光源投影測量表面張力

2021-05-20T08:23:44Z

彰師大：

<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='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/7/78/%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.png'/> <img style="width:30%;" src='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/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'/>

== 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='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/f/ff/%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.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='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/a/a1/%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.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%

檔案:利用光源投影測量表面張力-4.png

2021-05-20T08:19:07Z

彰師大：

檔案:利用光源投影測量表面張力-3.png

2021-05-20T08:18:52Z

彰師大：

檔案:利用光源投影測量表面張力-2.png

2021-05-20T08:18:36Z

彰師大：

檔案:利用光源投影測量表面張力-1.png

2021-05-20T08:18:15Z

彰師大：

黏滯液體中的終端速度與黏滯力

2021-05-20T07:38:14Z

彰師大：

<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='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/9/9f/%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-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='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/4/40/%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-2.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='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/b/b3/%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-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，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='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/7/7f/%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-4.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='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/0/0f/%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-5.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>

檔案:黏滯液體中的終端速度與黏滯力-6.png

2021-05-20T05:41:45Z

彰師大：

檔案:黏滯液體中的終端速度與黏滯力-5.png

2021-05-20T05:41:25Z

彰師大：

檔案:黏滯液體中的終端速度與黏滯力-4.png

2021-05-20T05:41:05Z

彰師大：

檔案:黏滯液體中的終端速度與黏滯力-3.png

2021-05-20T05:40:47Z

彰師大：

檔案:黏滯液體中的終端速度與黏滯力-2.png

2021-05-20T05:40:10Z

彰師大：

檔案:黏滯液體中的終端速度與黏滯力-1.png

2021-05-20T05:39:38Z

彰師大：黏滯液體中的終端速度與黏滯力-1

黏滯液體中的終端速度與黏滯力-1

圓柱體於黏滯液體中的運動

2021-05-20T05:22:59Z

彰師大：

<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='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/f/f9/%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%95-1.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='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/3/34/%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%95-2.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='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/8/87/%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%95-3.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='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/e/e7/%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%95-4.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='http://science4everyone.net/MediaWiki/images/9/91/%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%95-5.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

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</tr>
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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。

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</tr>
</table>

檔案:圓柱體於黏滯液體中的運動-5.png

2021-05-20T05:19:01Z

彰師大：