動手學科學/物質科學Ⅲ/活動內容與探究問題

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【透明】	探討光的傳播，理解不同物質的透明性。	為什麼不同物質對光的透過率不同？	不同物質的分子結構和密度影響光的傳播。透光性較高的物質分子間隙較大，能夠讓更多光線通過。對於不同波長的光，透明度也不一樣，因為可穿透的分子間隙不同。
		在不同的光源下，透明物質的透明度是否會有所不同？	是的，不同光源的光譜會影響光的透過率。例如，某些物質對日光和人工光源的透過率會有所不同。
		甚麼特性的光(電磁波)穿透性高	波長越長 穿透性越好 ；頻率越高 容易被擋下來 穿透能力弱
【業力引爆】用手機引爆氣球	使用手機閃光燈引爆氣球，展示光能量的轉換。	為什麼手機的閃光燈能夠引爆氣球？	手機的閃光燈產生強烈的光能，這些光能被氣球表面的材料吸收並轉化為熱能，最終使氣球破裂。
		在不同顏色的光下，是否會影響最終結果？	是的，因為不同顏色的光波長不同，光能的吸收效率會有所不同。氣球的顏色也會影響反射與吸收的光波波長。
		若是我的手機閃光燈照不破氣球怎麼辦	可以把汽球吹得更鼓一點，讓皮撐得越開越薄，越容易破
【奇幻旋轉】用手心的熱推動紙風車	利用手心的熱量來推動紙風車，展示熱能如何轉化為動能。	手心的熱為什麼能夠推動風車？	手心的熱量加熱了周圍的空氣，使空氣膨脹並上升，這種氣流推動風車旋轉，實現熱能轉化為動能。
		如果在不同的環境中進行這個實驗，結果會有什麼不同？	在不同的環境中，空氣的密度和溫度變化會影響熱對流的效果，可能會改變風車的旋轉速度或穩定性。
【能量轉換 13 段影片＋能量形式辨識】	學生觀看影片並辨識不同形式的能量轉換，如機械能、熱能、電能等。	在能量轉換過程中，為什麼能量無法完全轉換為一種形式？	根據能量守恆定律，能量不會消失，但會在轉換過程中損失成熱能等形式。這是由於實際過程中會有摩擦和阻力等因素。
		如果沒有足夠的能量轉換過程，最終的結果會是什麼？	如果能量轉換過程不充分，最終的輸出能量會少於預期，可能導致效率低下或設備無法正常運行。
		有沒有沒辦法完整轉換的能量	熱能很容易溢散到空氣中，很難完整轉換
【萊頓瓶】用起電棒充電萊頓瓶，放電產生火花；或點亮麵包板上的 LED 燈	使用起電棒充電，展示靜電放電的效果，並點亮麵包板上的LED燈，觀察靜電放電。	為什麼萊頓瓶能夠儲存電荷？	萊頓瓶是一種靜電儲存裝置，通過將電荷積聚在內部的金屬箔片上來儲存能量。由於瓶子的外部絕緣材料，這些電荷無法泄漏。
		為什麼有時候放電時會產生火花？	當電荷在萊頓瓶中積聚到足夠程度時，當放電發生時，積聚的靜電能量瞬間釋放，轉變為光能與熱能，這會產生火花。
【用手機慢動作拍攝日光燈管，看到明暗轉換】手機切至攝影模式，調整成240Hz，拍日光燈錄影。	通過手機慢動作拍攝日光燈的閃爍現象，了解光的頻率和日光燈的工作原理。	為什麼日光燈會產生頻閃現象？	日光燈的工作原理基於交流電，交流電的周期性變化會使燈管的光亮度隨著頻率變化，導致頻閃。
		若平常看到日光燈就在閃怎麼辦？	更換日光燈
		為什麼我們用慢動作錄影才能看到日光燈的明暗閃爍？	日光燈的閃爍頻率非常高，人眼無法捕捉到，而慢動作錄影能夠放慢這個過程，讓我們看到頻閃現象。
⊕【市電＋變壓器＋示波】	使用變壓器將市電電壓轉換，並用示波器觀察變壓後的波形，學習交流電的基本特性。	如何通過示波器觀察變壓器的輸出波形？	使用示波器接入變壓器的輸出端，可以看到電壓波形的變化，這有助於理解交流電的波形特徵。
		變壓器如何提高電壓或降低電壓？	變壓器的工作原理基於電磁感應，它利用不同匝數的線圈來調節電壓，實現升壓或降壓。
【半波整流】	通過半波整流電路，展示如何將交流電轉換為脈動直流電。	為什麼半波整流無法提供穩定的直流電？	半波整流只保留交流電的其中一個半週期，輸出的直流電是脈動的，並未完全穩定。
		如何改善半波整流的不足？	可以使用全波整流來改善，這樣能夠更有效地將交流電轉換為直流電，減少脈動。
【橋式整流】	使用橋式整流電路將交流電完全轉換為直流電，學習整流的基本原理。	橋式整流如何將交流電變為直流電？	橋式整流使用四個二極體，在每個交流電週期的兩個半週期中都能保持電流流動，從而消除了半波整流的脈動。
【電池＋示波】	用示波器觀察電池的輸出波形，探索直流電源的特性。	為什麼電池的輸出波形是穩定的？	電池提供的是直流電，這意味著其輸出的電壓方向固定，不會隨時間變化，因此在示波器中呈現為穩定的波形。
		如何測量電池的實際功率？	可以使用示波器測量電池的電壓和電流波形，並使用功率公式 P = V × I 計算其功率。
【鐵鋰電池】	介紹鐵鋰電池的基本原理，並展示其應用於儲能系統中的優勢。	為什麼鐵鋰電池適用於儲能系統？	鐵鋰電池具有較高的能量密度和較長的壽命，並且充放電效率高，適合用於長時間儲存電能。
		鐵鋰電池主要成分？	磷酸鐵鋰，透過其中的鋰離子協助導電]
【參觀露營車】即一個小型微電網。包含：發電裝置、電池、控制器、逆變器四類元素。	了解微電網的運作，探索露營車中的發電、儲能、控制和逆變系統。	露營車的微電網是如何工作的？	露營車的微電網由發電設備、儲能電池、控制器和逆變器組成，這些設備協同工作來提供穩定的電力。
【電流熱效應】3V 電池燒鋁箔紙細條	用3V電池讓電流通過鋁箔，觀察電流如何轉換成熱量。	電流如何引起熱效應？	當電流通過導體時，會與導體中的電子碰撞，產生熱能，這就是電流的熱效應。
⊕【微電腦智慧插座】量單一電器的瓦數	測量並計算單一電器的瓦數，學習如何管理電力消耗。	如何測量單一電器的瓦數？	通過測量電流和電壓(智慧插頭內有電壓計與電流計)，然後使用公式 P=IV（功率=電壓×電流）來計算電器的瓦數。
⊕【家電瓦數大匯整】	統計並分析家庭中各種家電的瓦數，幫助學生理解家庭能源消耗。	為什麼要了解家電的瓦數？	了解家電的瓦數可以幫助管理家庭的能源消耗，選擇更節能的設備，並控制電費開支。
【抽水馬達用電計算】	計算馬達運行所需的電力，學習如何估算機械設備的能源需求。	如何計算抽水馬達的用電量？	1.根據馬達的功率（瓦數）和運行時間，使用公式 P=IV 計算其消耗的電量。<br/>2.依據把水抽上來所需要的能量來運算(水的位能:質量*重力場常數*高度)
⊕【規畫一天的用電量】	根據家中電器的用電量計算一天的總耗電量，學習能源管理。	如何計算家庭一天的用電量？	根據每個電器的瓦數及使用時間，計算總耗電量，並將所有家電的消耗加總。
【離峰與尖峰電價差】	了解電價隨時間的變化，理解離峰與尖峰電價的差異。	為什麼離峰電價比尖峰電價便宜？	離峰時段電力需求較低，發電成本較低，因此電價便宜；尖峰時段電力需求高，發電成本上升，電價也相應上升。
【認識並學會操作：免焊萬用電路板(麵包板)】	學習如何使用麵包板搭建簡單的電路，無需焊接。	為什麼麵包板不用焊接就能構建電路？	麵包板的設計有許多金屬觸點，可以讓電子元件的引腳直接插入並接觸，完成電路連接。
【認識並學會操作：PhET 直流電 - 虛擬實驗室】	使用虛擬實驗室來模擬直流電路的運作，增進學生的理解。	虛擬實驗室如何幫助學生理解直流電路？	虛擬實驗室提供了模擬的直流電路，學生可以在無需實際材料的情況下學習和實驗電路的運行原理。
【Identity Gate 恆等閘】	學習數位邏輯中的恆等閘，理解其在電路中的功能。	恆等閘有什麼作用？	恆等閘的輸入與輸出相同，用來演示數位邏輯中，某些操作不會改變輸入。
【NOT gate 非閘】	學習如何使用非閘來反轉邏輯輸入，並理解其應用。	非閘的作用是什麼？	非閘將輸入反轉，若輸入為 1，則輸出為 0；若輸入為 0，則輸出為 1。
⊕【及閘 AND gate】	學習與閘的基本概念，並了解如何將兩個條件結合起來。	在 AND gate 中，什麼情況下輸出為 1？	只有當兩個輸入都是 1 時，AND gate 的輸出才為 1。
⊕【反及閘 NAND gate】	介紹與閘的反向版本，並學習其邏輯和應用。	NAND gate 是如何工作的？	NAND gate 是 AND gate 的反向邏輯，當兩個輸入都是 1 時，輸出為 0；其他情況下，輸出為 1。
【或閘 OR gate】	學習或閘的運作，理解在邏輯電路中的應用。	在 OR gate 中，什麼情況下輸出為 1？	當至少有一個輸入為 1 時，OR gate 的輸出為 1。
【反或閘 NOR gate】	介紹或閘的反向版本，學習其在邏輯電路中的功能。	NOR gate 有什麼特點？	NOR gate 是 OR gate 的反向邏輯，當兩個輸入都為 0 時，輸出為 1；其他情況下，輸出為 0。
【互斥或閘 XOR gate】	了解互斥或閘的特性，並學習其如何處理互斥條件。	XOR gate 何時輸出為 1？	當輸入不相同時，XOR gate 的輸出為 1；當兩個輸入相同時，輸出為 0。
【互斥反或閘 NXOR gate】	學習互斥反或閘，並探索其在邏輯運算中的應用。	NXOR gate 和 XOR gate 有什麼區別？	NXOR gate 是 XOR gate 的反向邏輯，當兩個輸入相同時，輸出為 1；當兩個輸入不同時，輸出為 0。
		NOR gate 和 XOR gate 有什麼區別？	完全不一樣 NOR gate 是全部輸入都為0才會輸出1 XOR則是 兩輸入不同時輸出1
【半加法器（half adder）】	介紹半加法器，學習其在數位邏輯中的基本運作。	半加法器如何進行二進制加法？	半加法器對兩個二進位數字進行加法，利用不同IC的特性，輸出和與進位值。
【IC 7400】用麵包板驗證腳位的電氣特性	使用IC 7400芯片，驗證邏輯閘的腳位功能。	如何利用 IC 7400 系列驗證邏輯閘的功能？	IC 7400 系列包含多種 gates，可以用來驗證 不同 gate 的基本操作。
【全加法器實作】	學生實作全加法器，理解如何將多個二進位數字相加。	全加法器如何實現多位數字的加法？	全加法器將兩個位元及進位輸入，並生成總和與進位輸出，實現多位數的二進位加法。重點是比半加法器多了進位部分。
⊕【綠光干涉】	利用雷射筆與鉛筆芯，觀察綠光干涉現象，學習光波的波動性質。	綠光干涉如何顯示光的波動性質？	利用綠光的干涉現象，觀察光波的疊加效果，顯示光的波動性質。
【視覺暫留】	學習視覺暫留效應，了解如何通過快速的圖像變換來創造持續的視覺效果。	視覺暫留效應是如何工作的？	視覺暫留效應使得快速變換的圖像在眼睛中留下持續的印象，創造出視覺上的持續效果。
【微波爐算光速】	通過微波爐的實驗計算光速，了解光的傳播速度。	如何利用微波爐計算光速？	利用微波爐加熱熱感應紙，觀察上方變色的小點距離，把他當作半波長，並與微波爐的頻率相互計算，就可得到光速的估算值。
【認識十六進位】	介紹十六進位的基礎概念，並學習如何進行進位計算。	為什麼十六進位常用於資訊科學中，而不是十進位？	電腦是以二進位為基礎，十六進位可以更簡單地表示二進位數字，並且每兩位十六進位數字對應四位二進位數字，這使得處理二進位數字更加方便。
		如何將十六進位轉換為二進位？	每個十六進位數字可以直接映射到4位二進位數字，將十六進位數字逐個轉換為二進位即可。
⊕【十六進位與十進位的轉換：立體方塊】	透過實作練習，學生學會將十六進位與十進位數字互相轉換。	為什麼在進行十六進位轉換時，十六進位數字是基於16的次方來計算的？	十六進位是基於16進制來運算，每一位數字代表16的冪次，這使得十六進位比十進位更為高效，特別是在處理大量數字時。
		如果將立體方塊映射到電腦的記憶體結構，會有哪些應用？	立體方塊幫助學生理解二進位和十六進位的對應關係，可以應用於記憶體位址的計算，方便電腦操作系統管理記憶體。
⊕【為什麼三個 bit 可以數的數是 2×2×2 而不是 2+2+2】	利用問題幫助學生理解位元（bit）如何影響數字範圍。並理解是用乘法而非加法。	為什麼三個 bit 能表示的數字範圍是從 0 到 7？	每個 bit 可以表示兩種狀態（0或1），因此三個 bit 可以表示 2^3 = 8 種不同的組合，範圍從 0 到 7。
【十進位轉十六進位：mkHex.php】	學生使用程式將十進位數字轉換為十六進位。	如何確保十進位數字在轉換成十六進位後不會丟失精度？	十進位轉十六進位的過程是精確的，因為每個十進位數字都可以精確地映射到十六進位數字，不會發生精度丟失。
		十六進位有什麼優勢，使得它在計算機領域廣泛使用？	十六進位與二進位有一一對應關係，每兩位十六進位數字對應四位二進位數字，使得它比二進位更易讀且更簡潔。
【十六進位轉十進位：mkDec.php】	學生使用程式將十六進位數字轉換為十進位。	如果將十六進位數字轉換為十進位，如何處理帶有字母的情況（例如 A-F）？	在十六進位中，A至F分別代表10至15，因此在進行數字轉換時，需將字母轉換為對應的數值，再進行計算。
【字集：ASCII共95個可顯示字元】	介紹ASCII字元集，並學習如何處理字符編碼。	為什麼ASCII字元集包含了所有的可顯示字符？	ASCII字元集設計之初是為了支持英語字符和一些基本符號，涵蓋了常見的鍵盤字符。
		如何使用ASCII碼來進行字符的加密或解密？	可以根據每個字符對應的ASCII碼進行簡單的加密或解密，通常是通過偏移某個數字來加密文本。
⊕【知道字的編碼，然後送出字：mkWords.php】	學生實作程式，根據字元編碼來輸出字符。	為什麼編碼後的字符能夠被正確顯示出來？	字符編碼（如ASCII或UTF-8）定義了每個字符與其對應的數值關係，計算機根據這些編碼將字符映射為顯示的符號。
		如何處理不在ASCII範圍內的字符？	可以使用UTF-8或其他Unicode編碼來處理ASCII以外的字符，這些編碼能夠表示全球所有語言的字符。
【認識 Emoji (日語：絵文字)】	介紹Emoji的編碼與使用，理解其在現代數位交流中的重要性與其編碼。	Emoji如何被編碼並傳輸？	Emoji是Unicode標準中的字符，它們被映射為特定的編碼，這樣可以跨平台傳遞並顯示。
⊕【查出字符的 UTF-8 編碼：mkCode.php】	學生學習如何查詢字符的UTF-8編碼。	UTF-8為何能夠表示如此多的字符？	UTF-8是Unicode的一種編碼方式，能夠根據字符的需求使用不同長度的編碼，從而表示所有語言的字符。
【魔數時間】利用特製的卡片，讓學生選好數字後來猜測。透過知道有卡片幾，把它當成2的指數倍去相加。	透過特製卡片，學生使用二進法特性來猜測數字，理解進位系統的概念。	如何利用卡片來幫助理解二進制加法？	每張卡片可以代表二進位中的一位，透過加上不同的卡片來幫助理解二進位加法及進位的規則。
【手指數數】用一隻手可以算到31	利用手指，學生學會如何表示二進位數字，理解進位概念。	為什麼手指可以用來表示最多31個數字？	解答：每個手指都可以代表一個二進位位元，利用這些位元組合，可以表示 2^5 - 1 的數字，即31。
【簡易色彩選擇器：colorRGB.php】	學生學會如何將顏色轉換為RGB編碼，並設計簡單的顏色選擇工具。	如何將顏色轉換為RGB編碼？	每個顏色的紅、綠、藍成分都用0-255範圍的數字來表示，這三個數字組成RGB編碼，代表特定顏色。
		如何變成灰階	只要把RGB平均後，每個都填成一樣的值，就會變成灰階了
⊕【用像素構成圖形：colorPixel.php】	學生學習如何用像素編碼來構建圖形，理解圖像處理中的編碼方法。	為什麼我們可以將顏色編碼為像素？	每個像素可以用RGB顏色模型表示，通過改變每個像素的顏色來構成圖像。
		像素圖形的解析度如何影響圖像品質？	像素的數量越多，圖像的解析度越高，圖像的細節也會更加清晰，從而提高圖像品質。
【畫熊臉：circleDraw.php】	學生實作程式，利用數學概念畫出圖形（如熊臉），了解圖形編碼。	如何利用數學公式來畫出圓形？	圓形可以通過數學方程式 x^2 + y^2 = r^2來表示，根據這個公式可以確定圓形的邊界。
		在畫圖過程中，如何利用程式語言來控制顏色與圖形大小？	通過程式語言中的繪圖函數，控制顏色參數、圓形半徑和位置來實現不同的圖形效果。