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5.3 熱對物質的影響

任務簡報:冰塊放在室溫下會逐漸融化成水,繼續加熱水則會沸騰變成水蒸氣。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

冰塊放在室溫下會逐漸融化成水,繼續加熱水則會沸騰變成水蒸氣。物質的三態變化與吸熱、放熱有密切關係。這一節,我們要透過模擬實驗,探究熱對物質狀態的影響。

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,選擇一種物質,觀察固態、液態、氣態時粒子排列與運動方式的差異。

  2. 2

    緩慢加熱物質,觀察粒子從緊密規則排列到自由移動的變化過程。

  3. 3

    記錄物質發生熔化、汽化時的溫度變化情形。

  4. 4

    反向降溫,觀察氣體凝結、液體凝固的過程。

  5. 5

    思考:物質三態變化的過程中,溫度為什麼有時會維持不變(如熔化或沸騰時)?

💡 實驗小提醒
  • 物質狀態變化(如熔化、汽化)需要吸收或釋放熱量,這段期間溫度通常維持不變,稱為潛熱。

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

狀態變化加熱/冷卻溫度是否改變觀察備註
固態→液態
液態→氣態
氣態→液態
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

物質在固態、液態、氣態時,粒子的排列與運動方式有什麼不同?

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

固態粒子排列緊密規則、只能原地振動;液態粒子間距較大、可自由流動;氣態粒子間距最大、可自由快速運動。

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

持續加熱物質時,物質狀態會如何依序改變?

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

持續加熱時,物質會依序由固態變為液態,再變為氣態。

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

物質熔化或汽化時,是吸熱還是放熱?

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

物質熔化或汽化時需要吸收熱量,屬於吸熱過程。

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

為什麼加熱氣球內的空氣,氣球會膨脹?

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

加熱使氣球內空氣粒子運動加劇、平均間距增大,造成氣體體積膨脹,氣球因此膨脹。

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進行物質三態變化模擬 ▶

前往 JavaLab 網站搜尋「物質三態」或「熔化曲線」相關模擬,觀察加熱過程中溫度隨時間變化的曲線,並找出熔化與沸騰時溫度停滯的現象。

javalab.org · States of Matter (Solid, Liquid, Gas) 🔎 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,我對熱與物質狀態變化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

電冰箱、冷氣機利用冷媒反覆蒸發(吸熱)與凝結(放熱)的循環來達到降溫效果。

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物質狀態變化的例子嗎(如電冰箱、冷氣機的冷媒循環)?

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!👏