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國三上理化⏱ 約 20 分鐘PhETKc-IV-7

4.3 電壓

任務簡報:選購電池時常看到標示「1.5V」或「3V」,這個數值代表電壓的大小。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

選購電池時常看到標示「1.5V」或「3V」,這個數值代表電壓的大小。這一節,我們要透過模擬實驗,探究電壓的意義與其在電路中的作用。

2

實驗工作站:PhET Interactive Simulations — Circuit Construction Kit: DC

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,組成一個含有電池與燈泡的簡單迴路。

  2. 2

    使用電壓錶,分別測量電池兩端與燈泡兩端的電壓,並記錄數值。

  3. 3

    更換不同電壓的電池,觀察燈泡亮度與電路中電流的變化。

  4. 4

    在電路中加入第二顆電池(同方向串聯),觀察總電壓與燈泡亮度的變化。

  5. 5

    思考:電壓與電流兩者之間有什麼關係?電壓越大,電流是否一定越大?

🧪 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:電池顆數/電壓 約 0~1000;燈泡兩端電壓 約 0~1000;電流讀數 約 0~100。填的數字差太多時會出現橘色提醒——再量一次看看!

電池顆數/電壓燈泡兩端電壓電流讀數燈泡亮度
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

電壓的定義與物理意義是什麼?

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

電壓(電位差)是驅動電荷在電路中流動的動力,可類比為推動水流的水位差,單位為伏特(V)。

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

使用模擬工具測量電路中不同位置的電壓時,發現了什麼規律?

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

測量結果顯示,電池提供的總電壓等於迴路中各元件(如燈泡)兩端電壓之和(在簡單串聯迴路中)。

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

電壓與電流之間有何關係?

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

在電阻固定的情況下,電壓越大,通過的電流也越大,兩者成正比關係(歐姆定律:V=IR)。

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

生活中有哪些應用電壓的例子?

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

例如電池標示的伏特數、家用插座的110V交流電、手機充電器輸出的5V直流電等,都是電壓的應用。

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:電池反向串聯的電路 ▶

使用 PhET「Circuit Construction Kit: DC」嘗試將兩顆電池反方向串聯(正負極相對),觀察電路的總電壓與燈泡是否發光,並嘗試解釋原因。

phet.colorado.edu · Circuit Construction Kit: DC 🔎 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,我對電壓有什麼新的理解?

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

不同電器內部電路設計與元件耐受能力不同,需要搭配對應電壓的電源才能正常且安全運作;電壓過高可能燒毀元件,電壓過低則可能使電器無法正常運作,因此電器都會標示其適用電壓範圍。

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

你認為為什麼不同的電器需要搭配不同電壓的電源(如手機用5V、家用電器用110V)?

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!👏