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國二上理化⏱ 約 20 分鐘PhETKa-IV-1Ka-IV-2

3.1 波的傳播

任務簡報:把繩子的一端上下甩動,會看到一道波形沿著繩子傳遞出去;敲打彈簧則會產生前後推擠的波動。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

把繩子的一端上下甩動,會看到一道波形沿著繩子傳遞出去;敲打彈簧則會產生前後推擠的波動。這兩種波看起來不同,卻都遵守相同的物理原理。這一節,我們要透過模擬實驗,觀察波的特徵,並分辨橫波與縱波。

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,選擇「持續」模式,調整頻率與振幅滑桿,觀察繩波的波形變化。

  2. 2

    使用尺規功能量測波長,並記錄不同頻率下的波長數值。

  3. 3

    觀察繩子上一點的上下振動方向,與波前進方向做比較,理解橫波的定義。

  4. 4

    切換到「無終端」或調整阻尼,觀察波的振幅隨時間衰減的情形。

  5. 5

    思考:如果將這個模擬換成聲波(縱波),繩子的振動方向與波的傳播方向會有什麼不同?

💡 實驗小提醒
  • 橫波的振動方向與波的傳播方向垂直(如水波、繩波);縱波的振動方向與波的傳播方向平行(如聲波)。

🧪 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!

📏 小提示:不知道怎麼填?按「✨ 填入範例數據看看」,再改成你自己的觀察!

頻率(Hz)波長(m)波速(m/s)振幅觀察
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

波峰、波谷、波長、振幅這幾個名詞分別代表波的哪個特徵?

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

波峰是波形最高點,波谷是波形最低點,波長是相鄰兩波峰(或波谷)間的距離,振幅是波峰(或波谷)到平衡位置的距離。

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 💪

探究 2計劃與執行

在模擬中,你如何測量波長?

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

可利用模擬中的尺規工具,量測相鄰兩個波峰之間的距離即為波長。

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

橫波與縱波的振動方向與傳播方向有什麼不同?請各舉一個例子。

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

橫波振動方向與傳播方向垂直,例如水波、繩波;縱波振動方向與傳播方向平行,例如聲波。

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

若頻率增加,波長會如何變化?波速是否改變?

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

波速固定時,頻率增加則波長減少(波速=頻率×波長);若波速不變,波速本身不會因頻率改變而改變。

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進行縱波模擬 ▶

前往 JavaLab 網站搜尋「縱波模擬」或「彈簧波」相關模擬,觀察縱波中疏部與密部的形成過程,並比較與橫波的差異。

javalab.org · Spring Wave (Longitudinal Wave) 🔎 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。
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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,我對波的傳播有什麼新的理解?

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

生活中橫波的例子包括水波、光波;縱波的例子包括聲波、地震的P波,了解波的類型有助於理解不同能量傳播的方式。

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橫波與縱波的例子?

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!👏