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國二下理化⏱ 約 20 分鐘PhETJe-IV-1

4.1 反應速率

任務簡報:鐵片放入酸中緩慢冒泡,鐵粉放入相同酸中則劇烈發泡,為什麼同樣是鐵,反應速度却差這麼多?這一節,我們要透過模擬實驗,探究溫度、濃度、接觸面積與催化劑如何影響化學反應速率。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

鐵片放入酸中緩慢冒泡,鐵粉放入相同酸中則劇烈發泡,為什麼同樣是鐵,反應速度却差這麼多?這一節,我們要透過模擬實驗,探究溫度、濃度、接觸面積與催化劑如何影響化學反應速率。

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「Single Collision」畫面,觀察兩個分子碰撞是否能成功發生反應。

  2. 2

    切換至「Many Collisions」畫面,調整溫度,觀察反應速率(單位時間內成功反應次數)的變化。

  3. 3

    調整反應物的初始濃度(分子數量),比較反應速率的差異。

  4. 4

    嘗試開啟或關閉催化劑選項,比較有無催化劑時反應所需的活化能與速率差異。

  5. 5

    思考:為什麼提高溫度或濃度會加快反應速率?

💡 實驗小提醒
  • 溫度越高、濃度越大、接觸面積越大,反應速率通常越快;催化劑能降低反應所需的活化能,加快反應速率但本身不被消耗。

🧪 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:條件(溫度/濃度/催化劑) 約 -50~150;反應速率(快/中/慢) 約 0~1000。填的數字差太多時會出現橘色提醒——再量一次看看!

條件(溫度/濃度/催化劑)設定值反應速率(快/中/慢)觀察現象
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

什麼是化學反應速率?

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

化學反應速率是指單位時間內,反應物轉變成生成物的快慢程度。

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 2計劃與執行

溫度與濃度分別如何影響反應速率?

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

溫度越高,分子動能越大,碰撞頻率與有效碰撞次數增加,反應速率加快;濃度越大,單位體積內分子數量越多,碰撞機會增加,反應速率也加快。

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 💪

探究 3分析與發現

接觸面積與催化劑如何影響反應速率?

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

接觸面積越大(如粉末狀比塊狀),反應物接觸機會越多,反應速率越快;催化劑能降低反應所需的活化能,讓更多碰撞成為有效碰撞,加快反應速率。

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

生活中有哪些控制反應速率的應用例子?

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

例如冷藏食物(降低溫度以減緩腐敗反應速率)、使用觸媒轉化器(催化劑加速廢氣反應)、將藥錠磨成粉服用(增加接觸面積加快吸收)。

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:同時調整溫度與濃度 ▶

使用 PhET「Reactions & Rates」的 Many Collisions 畫面,同時調整溫度與濃度,觀察兩者共同作用時反應速率的變化是否有加乘效果。

phet.colorado.edu · Reactions & Rates 🔎 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,我對影響反應速率的因素有什麼新的理解?

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

冷藏能降低溫度使食物腐敗反應速率減慢,延長保存期限;工業生產上則常使用催化劑來提高反應效率、節省能源與時間成本。

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

你認為在食品保存(如冷藏)或工業生產中,如何應用反應速率的原理?

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!👏