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國二上理化⏱ 約 20 分鐘PhETKa-IV-3

3.2 聲波的產生與傳播

任務簡報:把耳朵貼近鐵軌,可以更早聽到遠方火車接近的聲音;而在太空中,即使發生爆炸也聽不到聲音。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

把耳朵貼近鐵軌,可以更早聽到遠方火車接近的聲音;而在太空中,即使發生爆炸也聽不到聲音。這是因為聲音需要介質才能傳播,而不同介質傳聲的速度也不同。這一節,我們要透過模擬實驗,探究介質對聲音傳播速率的影響。

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,開啟音源,觀察空氣中聲波粒子的振動與疏密波的傳播情形。

  2. 2

    嘗試調整「無空氣」選項,觀察聲音是否還能傳播,理解介質的重要性。

  3. 3

    調整溫度滑桿,觀察並記錄聲速隨溫度變化的情形。

  4. 4

    查詢固體、液體、氣體中聲速的資料,並比較它們的差異。

  5. 5

    思考:為什麼在太空中太空人之間無法直接用聲音溝通?

💡 實驗小提醒
  • 聲音在固體中傳播最快,液體次之,氣體最慢;溫度愈高,氣體分子運動愈快,聲速也愈快。

🧪 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(°C) 約 -50~150。填的數字差太多時會出現橘色提醒——再量一次看看!

介質狀態溫度(°C)聲速觀察或查詢值(m/s)
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

聲音是如何產生的?

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

聲音是由物體振動所產生,振動使周圍介質產生疏密相間的波動,並向外傳播。

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

為什麼太空中無法用聲音直接溝通?

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

因為太空是真空環境,缺乏傳遞聲音的介質,所以聲音無法傳播,太空人需要透過無線電溝通。

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

固體、液體、氣體中,聲音傳播速度由快到慢的順序為何?

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

由快到慢依序為固體、液體、氣體,因為固體分子排列最緊密,振動能較快傳遞給鄰近分子。

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

溫度升高時,空氣中的聲速會如何變化?為什麼?

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

溫度升高時,空氣分子運動速度加快,碰撞頻率增加,聲速也隨之加快。

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進行聲速比較 ▶

前往 JavaLab 網站搜尋「聲速」相關模擬,查詢並比較聲音在鋼鐵、水、空氣中的傳播速度,並說明介質密度與聲速的關係。

google.com · 查資料任務 🔎 開新分頁查

這一關是查資料任務(不是虛擬實驗),點下面按鈕用 Google 搜尋相關資料:

🔍 去查查看

查到資料後,試著用自己的話整理重點;記得回來繼續闖關!
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,我對聲音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

聽診器、把耳朵貼在桌面或鐵軌上聽聲音,都是利用固體傳聲速度快、且能有效傳導振動的原理。

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

你能舉出一個生活中利用介質傳聲原理的例子嗎(如聽診器、把耳朵貼在桌上聽聲音)?

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!👏