"磁煞作用" 修訂間的差異

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一個強力磁鐵掉落於非鐵磁材料金屬管中，會遭遇到下落阻力，請探究此現象。
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<font size="4">一個強力磁鐵掉落於非鐵磁材料金屬管中，會遭遇到下落阻力，請探究此現象。</font>
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<font size="4">Magnetic brakes：When a strong magnet falls down a non-ferromagnetic metal tube, it will experience a retarding force. Investigate the phenomenon</font>
  
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實驗材料：
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*1.鋁管 13mm內徑x2.5mm厚x75cm長
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*2.銣鐵硼強力磁鐵 10mm直徑x5mm厚。
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*3.碼表
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*影片顯示磁鐵在鋁管內及管外掉落的速度差異；不同數量磁鐵掉落狀況；在銅管內掉落的狀況。
 
*影片顯示磁鐵在鋁管內及管外掉落的速度差異；不同數量磁鐵掉落狀況；在銅管內掉落的狀況。
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== 初探與假說：（此為引導，學習者必須要提出合理的假說）==
 
  
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*2.1 磁鐵在管外掉落比較快，越掉速度越快，在地表為等加速掉落（如何確認？）。
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== 探究問題 ==
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*2.2 磁鐵在管內掉落很慢，鋁管扮演重要角色，掉落物體如果不是磁鐵，效果如何？
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*2.3 磁鐵在管內緩慢掉落，有可能是等速掉落（如何確認？）  
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*2.1 磁鐵在空中掉落比較快，越掉速度越快，在地表為等加速掉落（如何確認？）。
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*2.4 磁鐵的磁特性造成此現象，使用不同數量磁鐵，從管口靜止釋放，測量直到掉出鋁管所需時間，兩者之間有何關係？  
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*2.2 磁鐵在管內掉落很慢，鋁管扮演重要角色；如果掉落物體如果不是磁鐵，效果如何？
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*2.5 前述的實驗中，不同數量磁鐵，具有不等量的磁特性物理量，可是也牽涉到磁鐵的質量。如何獨立出相關變數？如何量磁鐵的質量？  
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*2.3 磁鐵在管內緩慢掉落，有可能是等速掉落（如何確認？）
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*2.4 磁鐵的磁特性造成此現象，使用不同數量磁鐵，從管口靜止釋放，測量直到掉出鋁管所需時間，兩者之間有何關係？
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*2.5 前述的實驗中，不同數量磁鐵，具有不等量的磁特性物理量，可是也牽涉到磁鐵的質量。如何獨立出相關變數？如何量磁鐵的質量？
 
*2.6 還有哪些可能的變數？
 
*2.6 還有哪些可能的變數？
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== 設計實驗與執行==
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== 實作項目 ==
  
 
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3.1 設計出一項實驗，探究物體在空中掉落的速度與時間關係：
 
3.1 設計出一項實驗，探究物體在空中掉落的速度與時間關係：
 
*3.1.1 一塊強力磁鐵在空中靜止釋放，使其掉落與鋁管等高的高度差，此掉落接近自由落體，掉落過程中的速度對時間的關係式V(t)為何？全程共需要多少秒？（用橡皮球取代磁鐵）。
 
*3.1.1 一塊強力磁鐵在空中靜止釋放，使其掉落與鋁管等高的高度差，此掉落接近自由落體，掉落過程中的速度對時間的關係式V(t)為何？全程共需要多少秒？（用橡皮球取代磁鐵）。
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*3.1.3 分析實驗結果
 
*3.1.3 分析實驗結果
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3.2 設計出一項實驗，探究一塊磁鐵在鋁管中掉落的速度與時間關係V(t)。
 
3.2 設計出一項實驗，探究一塊磁鐵在鋁管中掉落的速度與時間關係V(t)。
 
*3.2.1 如何追蹤磁鐵在管內的運動？
 
*3.2.1 如何追蹤磁鐵在管內的運動？
 
*3.2.2 實驗數據圖如右所示。
 
*3.2.2 實驗數據圖如右所示。
 
*3.2.3 分析實驗結果
 
*3.2.3 分析實驗結果
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3.3 變化磁鐵數目(N)，分別探究與掉落所需時間(t)的關係t(N)。
 
3.3 變化磁鐵數目(N)，分別探究與掉落所需時間(t)的關係t(N)。
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*3.3.1 磁鐵由一個逐漸增加到記爭到六個
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*3.3.1 磁鐵由一個逐漸增加到六個。
 
*3.3.2 實驗數據圖如右所示。
 
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*3.3.3 分析實驗結果
 
*3.3.3 分析實驗結果
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3.4 由前面設計3的實驗中，包含了兩個變數，請設計實驗，每次探究一個獨立變數。
 
3.4 由前面設計3的實驗中，包含了兩個變數，請設計實驗，每次探究一個獨立變數。
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*3.4.1 固定掉落鋁管內磁鐵數，改變種質量
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*3.4.1 固定掉落鋁管內磁鐵數，改變總質量。
 
*3.4.2 固定總質量，改變鋁管內磁鐵數
 
*3.4.2 固定總質量，改變鋁管內磁鐵數
 
*3.4.3 改用其它金屬管（例如銅管）、不同厚度金屬管、或其它。
 
*3.4.3 改用其它金屬管（例如銅管）、不同厚度金屬管、或其它。
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== 分析與結論 ==
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== 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。
 
*4.1 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。
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== 教學目標與評量==
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== 教學目標與評量 ==
  
 
*5.1 能實際操作、記錄數據、繪製圖表
 
*5.1 能實際操作、記錄數據、繪製圖表
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*5.2 能分析數據圖所表現結果
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*5.2 能分析數據圖所表現之結果
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==參考資料==
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== 參考資料 ==
 
Problem for the IYPT 2014 http://iypt.org/Home
 
Problem for the IYPT 2014 http://iypt.org/Home

於 2021年4月21日 (三) 00:38 的最新修訂

原始設計者：彰師大


一個強力磁鐵掉落於非鐵磁材料金屬管中，會遭遇到下落阻力，請探究此現象。


Magnetic brakes：When a strong magnet falls down a non-ferromagnetic metal tube, it will experience a retarding force. Investigate the phenomenon


實驗材料：

  • 1.鋁管 13mm內徑x2.5mm厚x75cm長
  • 2.銣鐵硼強力磁鐵 10mm直徑x5mm厚。
  • 3.碼表
  • 4.電子秤
  • 5.細繩



現象說明

  • 影片顯示磁鐵在鋁管內及管外掉落的速度差異；不同數量磁鐵掉落狀況；在銅管內掉落的狀況。


探究問題

  • 2.1 磁鐵在空中掉落比較快，越掉速度越快，在地表為等加速掉落（如何確認？）。
  • 2.2 磁鐵在管內掉落很慢，鋁管扮演重要角色；如果掉落物體如果不是磁鐵，效果如何？
  • 2.3 磁鐵在管內緩慢掉落，有可能是等速掉落（如何確認？）
  • 2.4 磁鐵的磁特性造成此現象，使用不同數量磁鐵，從管口靜止釋放，測量直到掉出鋁管所需時間，兩者之間有何關係？
  • 2.5 前述的實驗中，不同數量磁鐵，具有不等量的磁特性物理量，可是也牽涉到磁鐵的質量。如何獨立出相關變數？如何量磁鐵的質量？
  • 2.6 還有哪些可能的變數？


實作項目

3.1 設計出一項實驗，探究物體在空中掉落的速度與時間關係：

  • 3.1.1 一塊強力磁鐵在空中靜止釋放，使其掉落與鋁管等高的高度差，此掉落接近自由落體，掉落過程中的速度對時間的關係式V(t)為何？全程共需要多少秒？（用橡皮球取代磁鐵）。
  • 3.1.2 實驗數據圖如右所示。
  • 3.1.3 分析實驗結果

磁煞作用 實驗2.png

3.2 設計出一項實驗，探究一塊磁鐵在鋁管中掉落的速度與時間關係V(t)。

  • 3.2.1 如何追蹤磁鐵在管內的運動？
  • 3.2.2 實驗數據圖如右所示。
  • 3.2.3 分析實驗結果

磁煞作用 實驗1.png

3.3 變化磁鐵數目(N)，分別探究與掉落所需時間(t)的關係t(N)。

  • 3.3.1 磁鐵由一個逐漸增加到六個。
  • 3.3.2 實驗數據圖如右所示。
  • 3.3.3 分析實驗結果

磁煞作用 實驗3.png

3.4 由前面設計3的實驗中，包含了兩個變數，請設計實驗，每次探究一個獨立變數。

  • 3.4.1 固定掉落鋁管內磁鐵數，改變總質量。
  • 3.4.2 固定總質量，改變鋁管內磁鐵數
  • 3.4.3 改用其它金屬管（例如銅管）、不同厚度金屬管、或其它。

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 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

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