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國三上理化⏱ 約 20 分鐘PhETEb-IV-14Eb-IV-15

3.1 功與功率

任務簡報:同樣把一箱貨物搬到二樓,用電梯和用人力搬運所花費的時間不同,這牽涉到功率的概念。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

同樣把一箱貨物搬到二樓,用電梯和用人力搬運所花費的時間不同,這牽涉到功率的概念。這一節,我們要透過模擬實驗,探究功與功率的意義。

2

實驗工作站:PhET Interactive Simulations — The Ramp

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,選擇一個物體放置於斜面上,設定斜面角度與摩擦係數。

  2. 2

    施加一個力將物體沿斜面推動一段距離,記錄施力大小與物體移動的距離。

  3. 3

    觀察模擬中顯示的「功」(Work)數值,並確認其是否等於施力與位移(沿力的方向)的乘積。

  4. 4

    嘗試改變施力方向與位移方向的夾角,觀察功的數值如何變化(尤其當施力垂直於位移方向時)。

  5. 5

    思考:如果用力推物體,但物體並未移動,是否有作功?

🧪 實驗艙(讀完左邊步驟,在這裡動手做):

phet.colorado.edu🔎 放大操作

這個平台不開放直接嵌入(放進來會是空白),請點按鈕在新分頁開啟:

🚀 前往實驗室

打開新分頁後,跟著左邊的步驟操作;做完記得回來繼續闖關!
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:施力大小 約 0~10000;位移距離 約 0~10000;施力與位移夾角 約 0~10000。填的數字差太多時會出現橘色提醒——再量一次看看!

施力大小位移距離施力與位移夾角計算所得功
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

作功的定義與條件是什麼?什麼情況下施力不作功?

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

作功的定義為施力與物體沿施力方向的位移的乘積;若施力方向與位移方向垂直,或物體沒有位移,則此力不作功。

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

使用模擬工具測試不同施力角度時,功的數值如何變化?

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

當施力方向與位移方向的夾角增加時,作功的量會減少(依cosθ計算),當夾角為90度時作功為零。

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

功率的定義與計算公式是什麼?

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

功率的定義是單位時間內所做的功,公式為P=W/t,表示做功的快慢程度。

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 4討論與傳達

生活中有哪些功與功率的應用例子?

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

例如電梯以強大功率快速將人載至高樓層、抽水馬達的功率決定抽水速度、汽車引擎功率影響加速表現等。

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:相同功不同時間完成的功率差異 ▶

使用 PhET「The Ramp」比較相同的功在不同時間內完成時,功率的差異,並嘗試解釋為什麼電動代步工具(如電梯、手扶梯)常強調功率而非只看作功量。

phet.colorado.edu · The Ramp: Forces and Motion 🔎 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。
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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,我對功與功率有什麼新的理解?

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

選購電器時,功率越大代表該電器單位時間內能完成的工作量越多(如馬達轉動更快、幫浦抽水更快),但也可能伴隨更高的耗電量,需綜合考量效率與使用需求。

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

你認為選購電器(如馬達、幫浦)時,功率的大小代表什麼意義?

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!👏