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國二上理化⏱ 約 20 分鐘PhETKa-IV-8

4.3 光的折射與透鏡

任務簡報:把筷子斜插入盛水的杯子,它看起來好像斷掉了一樣,這是光的折射現象。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

把筷子斜插入盛水的杯子,它看起來好像斷掉了一樣,這是光的折射現象。而放大鏡、眼鏡也都是利用透鏡折射光線的原理製作的。這一節,我們要透過模擬實驗,探究光的折射現象與透鏡成像。

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,調整入射光線從空氣進入水中,觀察光線彎曲的方向與角度變化。

  2. 2

    改變入射角度,重複觀察,記錄折射角隨入射角的變化關係。

  3. 3

    切換到「Geometric Optics」透鏡模式(若可用)或查詢凸透鏡圖示,觀察平行光線經過凸透鏡後匯聚於焦點的情形。

  4. 4

    比較凸透鏡與凹透鏡對平行光線的不同作用。

  5. 5

    思考:為什麼筷子斜插入水中看起來會彎曲?

💡 實驗小提醒
  • 光從一種介質斜入另一種介質時,因傳播速度改變而發生行進方向的彎曲,稱為折射。

🧪 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!

入射角(°)折射角(°)介質組合觀察備註
空氣→水
空氣→玻璃
水→空氣
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

光發生折射的原因是什麼?

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

光從一種介質進入另一種介質時,因傳播速度不同而發生行進方向改變,產生折射。

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

光從空氣進入水中時,折射角與入射角相比較大還是較小?

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

光從空氣進入水(密度較大的介質)時,折射角會小於入射角。

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

凸透鏡與凹透鏡對光線分別有什麼作用?

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

凸透鏡能使平行光線匯聚(會聚);凹透鏡則使平行光線發散(發散)。

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

放大鏡是利用哪一種透鏡制成的?

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

放大鏡是利用凸透鏡制成的,利用其會聚光的特性使物體成像放大。

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 💪

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進行透鏡成像模擬 ▶

前往 JavaLab 網站搜尋「凸透鏡成像」相關模擬,探究物體距離透鏡不同遠近時,成像的正倒、大小與虛實變化。

javalab.org · Convex Lens Imaging 🔎 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,我對光的折射有什麼新的理解?

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

玻璃杯中的吸管看起來彎曲、水中的魚看起來位置偏移,都是光線折射造成的視覺效果。

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應用光折射原理的例子嗎(如玻璃杯中的吸管)?

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!👏