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國二上理化⏱ 約 20 分鐘PhETBb-IV-5

5.1 溫度與溫度計

任務簡報:我們常用溫度計量測體溫或天氣冷熱,但溫度計是如何運作的?溫度升高時,物質內部到底發生了什麼變化?這一節,我們要透過模擬實驗,探究溫度與物質粒子運動的關係。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

我們常用溫度計量測體溫或天氣冷熱,但溫度計是如何運作的?溫度升高時,物質內部到底發生了什麼變化?這一節,我們要透過模擬實驗,探究溫度與物質粒子運動的關係。

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,選擇一種物質(如氖、氬),調整溫度滑桿,觀察粒子運動速度的變化。

  2. 2

    記錄溫度升高與降低時,粒子運動的快慢變化。

  3. 3

    持續加熱物質,觀察物質從固態、液態到氣態的變化過程。

  4. 4

    思考:溫度計內的液柱為什麼會隨溫度升高而上升?

  5. 5

    討論:溫度與物質粒子的動能有什麼關係?

💡 實驗小提醒
  • 溫度是物質內部粒子平均動能的表現,溫度越高,粒子運動越快、越劇烈。

🧪 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:溫度狀態 約 -50~150。填的數字差太多時會出現橘色提醒——再量一次看看!

溫度狀態粒子運動情形物質狀態觀察備註
低溫
中溫
高溫
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

溫度與物質粒子的動能有什麼關係?

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

溫度越高,物質粒子的平均動能越大,粒子運動越快、越劇烈;溫度越低則相反。

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

溫度升高時,物質的狀態會如何改變?

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

溫度升高時,物質可能由固態變成液態,再變成氣態,這是因為粒子間距離增大、束縛力減弱。

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

溫度計是利用什麼原理來測量溫度的?

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

溫度計是利用物質(如水銀、酒精)受熱膨脹、遇冷收縮的性質,透過液柱高度變化來顯示溫度。

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

為什麼加熱後物體的體積通常會膨脹?

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

溫度升高使物質粒子運動加劇、平均間距增大,因此巨觀上物體的體積會膨脹。

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進行溫度計原理模擬 ▶

前往 JavaLab 網站搜尋「溫度計」或「熱脹冷縮」相關模擬,觀察液體受熱膨脹、遇冷收縮的現象,並說明這與溫度計測溫原理的關係。

javalab.org · Thermometer 🔎 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,我對溫度與粒子運動的關係有什麼新的理解?

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

生活中常見的熱脹冷縮應用包括溫度計、鐵軌接縫留有間隙、橋梁伸縮縫等,都是為了因應溫度變化造成的體積脹縮。

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熱脹冷縮原理的例子嗎(如溫度計、鐵軌接縫)?

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!👏