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2.1 認識物質

任務簡報:冰塊、水與水蒸氣看起來完全不同,但它們其實是同一種物質!這是因為物質是由粒子組成,粒子的排列與運動方式決定了物質的三態。準備好了嗎?跟著步驟動手探究,一關一關破解它!

小欣老師
1讀故事情境先進入狀況
2動手玩實驗先看步驟再操作
3記錄與闖關填數據、答問題
4自我驗證最後回頭打勾⭐
1

情境引導

小惠同學
🧭 探險情境

冰塊、水與水蒸氣看起來完全不同,但它們其實是同一種物質!這是因為物質是由粒子組成,粒子的排列與運動方式決定了物質的三態。這一節,我們要透過模擬實驗,觀察物質粒子的運動情形,並學習如何將混合物分離成純物質。

2

實驗工作站:其他

先把 5 個步驟讀完,再動手做!

💻 電腦版:同一個框框裡,左邊讀步驟、右邊做實驗,實驗畫面會一直陪著你。📱 手機版:先讀步驟,往下就是實驗艙。

🧑‍🏫 操作指導語(請依序完成)

小欣老師
  1. 1

    進入模擬後,選擇一種物質(如氖、氬),拖曳溫度控制滑桿,觀察粒子在固態、液態、氣態時的排列與運動方式。

  2. 2

    記錄不同狀態下粒子間距離與運動速度的變化。

  3. 3

    嘗試緩慢升溫與降溫,觀察物質相變(熔化、氣化、凝結、凝固)發生時粒子行為的改變。

  4. 4

    思考:物質三態變化時,是粒子本身改變了,還是粒子的排列方式改變了?

  5. 5

    討論:如果要把鹽水中的鹽與水分離,可以用哪些物理方法?

💡 實驗小提醒
  • 溫度愈高,粒子運動愈劇烈;固態粒子排列最緊密,氣態粒子間距離最大且可自由移動。

🧪 實驗艙(讀完左邊步驟,在這裡動手做):

phet.colorado.edu🔎 放大操作
實驗艙空白或卡卡的?點右上角「🔎 放大操作」在新分頁開啟,手機操作更順手。 (模擬介紹頁)
3

數據實驗室

小惠同學

把觀察到的結果填進格子;不知道怎麼填?按「填入範例」看看!

📏 參考範圍:溫度變化觀察 約 -50~150。填的數字差太多時會出現橘色提醒——再量一次看看!

物質狀態粒子排列情形粒子運動情形溫度變化觀察
固態
液態
氣態
4

探究關卡

小欣老師

用你的觀察與數據回答問題。卡住了就按提示;先寫下想法(5 個字以上),才能解鎖參考答案喔!

探究 1觀察與定題

物質三態的粒子模型中,固態、液態、氣態的粒子排列有什麼不同?

回到實驗艙或數據表,找找看:什麼現象讓你最意外、最好奇?
試著用「我觀察到……」開頭,再問一個「為什麼」或「跟什麼有關」的問題。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

固態粒子排列最緊密規則,粒子只能在固定位置振動;液態粒子排列較鬆散,可以流動;氣態粒子間距離最大,可自由快速移動。

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

探究 2計劃與執行

物質從固態變成液態時,粒子的運動方式如何改變?

想一想:這個實驗中你改變了什麼?哪些條件保持不變?
照著操作步驟回顧你實際做了哪些動作,把觀察到的結果寫下來。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

固態變液態(熔化)時,粒子獲得能量,運動變劇烈,開始能夠移動位置,不再固定於原位。

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

探究 3分析與發現

「密度」與「顏色」屬於物理性質,而「可燃性」屬於化學性質,你能再舉出各一個例子嗎?

看看你填的數據表:數字怎麼變化?有什麼規律或差異?
用「因為……所以……」把數據和背後的原因連起來。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

物理性質例子:熔點、硬度、導電性;化學性質例子:酸鹼性、氧化性、與其他物質反應的能力。

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

探究 4討論與傳達

鹽水是純物質還是混合物?可以用什麼方法將鹽與水分離?

想想看:生活中哪裡也看得到類似的現象或應用?
試著用這一課學到的科學詞彙,把想法說清楚給同學聽。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

鹽水是混合物,可用蒸發結晶法(加熱使水蒸發,留下鹽的結晶)將鹽與水分離。

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

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延伸挑戰(進階,選做)

還不過癮?點開下面的挑戰卡,繼續探險!

🚀 延伸挑戰:使用JavaLab進行狀態變化模擬 ▶

前往 JavaLab 網站搜尋「物質狀態變化」相關模擬,觀察不同物質(如水、二氧化碳)的三態變化溫度是否相同,並說明可能的原因。

javalab.org · States of Matter (Solid, Liquid, Gas) 🔎 放大操作
實驗艙空白或卡卡的?點右上角「🔎 放大操作」在新分頁開啟。
6

反思時光

最後幾題,沉澱一下今天學到的東西!

反思 1學習反思

這次實驗後,我對物質的粒子模型有什麼新的理解?

課本是文字和圖片,虛擬實驗多了什麼?(動手做?數據?變化?)
寫下最真實的想法就可以,反思沒有標準答案。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

生活中常見的物理分離方法還包括過濾(如泡茶濾渣)、篩選(如篩米)、磁選(分離鐵屑)等,這些方法都不改變物質本身的化學性質。

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

反思 2學習反思

生活中你能舉出哪些「物理方法分離混合物」的例子(如過濾、蒸餾)?

課本是文字和圖片,虛擬實驗多了什麼?(動手做?數據?變化?)
寫下最真實的想法就可以,反思沒有標準答案。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

💡 參考方向同上一題——最重要的是寫下你自己的想法!

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

🏁

自我驗證:我學會了嗎?

跑完一整輪了!現在回頭檢查——下面四件事你真的會了嗎?會就打勾;不太確定?點旁邊的按鈕回那一關再練一次。

  • 🔁 回第 2 關
  • 🔁 回第 2 關
  • 🔁 回第 3 關
  • 🔁 回第 4 關
小惠同學小欣老師
🏆 探究迴圈完成!
你剛剛做了真正的科學探究:觀察 → 實驗 → 記錄 → 分析 → 表達 → 回頭驗證。
這就是科學家的一天。幫自己鼓掌!👏