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國三上理化⏱ 約 20 分鐘PhETEb-IV-10

2.1 牛頓第一運動定律

任務簡報:公車緊急煞車時,乘客的身體會不由自主地向前傾,這是慣性現象的展現。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

公車緊急煞車時,乘客的身體會不由自主地向前傾,這是慣性現象的展現。這一節,我們要透過模擬實驗,探究牛頓第一運動定律與慣性的關係。

2

實驗工作站:PhET Interactive Simulations — Forces and Motion: Basics

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「Friction」畫面,將摩擦力選項調整為「無摩擦力」。

  2. 2

    對物體(如箱子)施加一個短暫的推力,使其開始移動,之後放開,觀察物體在無摩擦力情況下的運動狀態。

  3. 3

    比較有摩擦力與無摩擦力時,物體停止移動所需的時間與距離。

  4. 4

    切換不同質量的物體,觀察相同施力下,物體獲得的速度是否相同。

  5. 5

    思考:如果沒有摩擦力等阻力存在,物體一旦開始運動,會如何持續下去?

🧪 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:摩擦力設定 約 0~10000;物體質量 約 0~100000;施力方式 約 0~10000。填的數字差太多時會出現橘色提醒——再量一次看看!

摩擦力設定物體質量施力方式觀察到的運動狀態
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

牛頓第一運動定律的內容是什麼?

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

牛頓第一運動定律(慣性定律)指出,物體在不受外力或所受合力為零時,會保持原有的運動狀態:靜止的物體繼續保持靜止,運動中的物體則繼續以原速度做等速度運動。

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

使用模擬工具比較有無摩擦力時,物體的運動狀態有何不同?這與牛頓第一運動定律有何關係?

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

有摩擦力時物體會逐漸減速並停止;無摩擦力時物體會持續以等速度運動下去,這說明摩擦力是使物體改變運動狀態的外力,驗證了牛頓第一運動定律。

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

慣性與物體的質量有什麼關係?

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

物體的質量越大,改變其運動狀態所需的力越大,也就是慣性越大;質量是慣性大小的量度。

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

生活中有哪些慣性現象?請舉例說明。

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

例如公車緊急煞車時乘客向前傾、用力甩動容器使污漬因慣性而飛出、急速轉彎時乘客身體向外傾等,都是慣性現象。

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:比較不同質量物體的慣性 ▶

使用 PhET「Forces and Motion: Basics」比較不同質量物體在相同推力下獲得的速度差異,驗證質量越大慣性越大的特性。

phet.colorado.edu · Forces and Motion: Basics 🔎 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,我對牛頓第一運動定律與慣性有什麼新的理解?

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

了解慣性定律有助於理解為什麼車輛緊急煞車或碰撞時,乘客會因慣性而繼續向前移動,因此繫安全帶、使用安全氣囊等防護措施能有效降低事故傷害。

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

你認為了解慣性定律,對於乘車安全(如繫安全帶)有什麼幫助?

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!👏