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國二上理化⏱ 約 20 分鐘PhETFa-IV-3

2.3 空氣的組成

任務簡報:我們每天呼吸的空氣,看似簡單卻是多種氣體的混合物。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

我們每天呼吸的空氣,看似簡單卻是多種氣體的混合物。氮氣佔大部分、氧氣是我們呼吸所需,還有會隨環境變動的水氣與二氧化碳。這一節,我們要透過模擬實驗,探究氣體的性質與大氣的組成。

2

實驗工作站:PhET

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,觀察容器中氣體粒子的運動,並記錄目前的壓力、體積與溫度數值。

  2. 2

    嘗試改變容器體積(壓縮或擴大),觀察壓力如何隨之變化。

  3. 3

    嘗試加熱或冷卻氣體,觀察粒子運動速度與壓力的變化。

  4. 4

    加入更多氣體粒子,觀察壓力的變化,並與大氣中氮氣、氧氣的比例做連結。

  5. 5

    思考:如果大氣中二氧化碳的比例持續增加,可能會造成什麼影響?

💡 實驗小提醒
  • 大氣成分中,氮氣約佔78%、氧氣約佔21%,其餘為氬氣、二氧化碳、水氣等變動氣體。

🧪 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 約 -50~150;壓力變化 約 0~10000。填的數字差太多時會出現橘色提醒——再量一次看看!

操作條件體積變化溫度變化壓力變化
壓縮容器
加熱氣體
增加氣體粒子
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

大氣的主要成分有哪些?各佔大約多少比例?

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

大氣主要成分為氮氣(約78%)與氧氣(約21%),其餘約1%為氬氣、二氧化碳、水氣等。

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

當容器體積縮小時,容器內氣體的壓力如何變化?為什麼?

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

容器體積縮小時,氣體粒子碰撞容器壁的頻率增加,壓力隨之增大。

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

大氣中的水氣與二氧化碳為什麼被稱為「變動氣體」?

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

因為水氣與二氧化碳的含量會隨天氣、季節、地區、人類活動等因素而改變,不像氮氣和氧氣的比例相對穩定。

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

二氧化碳濃度上升與溫室效應有什麼關係?

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

二氧化碳是溫室氣體,能吸收地表輻射的熱量,濃度上升會使溫室效應增強,導致全球氣溫上升。

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 💪

5

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進行氣體性質探究 ▶

前往 JavaLab 網站搜尋「氣體壓力體積關係」相關模擬,探究波以耳定律(壓力與體積成反比),並說明這與空氣組成研究的關聯。

javalab.org · Boyle's Law 🔎 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,我對大氣的組成有什麼新的認識?

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

人類活動如燃燒化石燃料、砍伐森林等會增加大氣中二氧化碳的濃度,而植物行光合作用則能降低二氧化碳濃度,兩者的平衡影響著全球氣候。

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

你認為日常生活中,哪些行為會改變大氣中二氧化碳的濃度?

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。

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!👏