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國三上理化⏱ 約 20 分鐘PhETMa-IV-4Nc-IV-1~6

能源

任務簡報:電從哪裡來?除了火力發電,還有太陽能、風力、水力等發電方式,每一種都涉及能量形式的轉換。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

電從哪裡來?除了火力發電,還有太陽能、風力、水力等發電方式,每一種都涉及能量形式的轉換。這一節,我們要透過模擬實驗,探究能量轉換的過程,並認識各種能源的特性與永續議題。

2

實驗工作站:PhET Interactive Simulations — Energy Forms and Changes

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「Intro」場景,將鐵塊或磚塊加熱,觀察熱能如何在物體之間傳遞。

  2. 2

    切換到「Energy Systems」場景,嘗試組合不同的能量來源(如太陽能、風力、水力、燃燒木柴)與能量輸出裝置(如燈泡、風扇)。

  3. 3

    觀察每種能量來源轉換成電能,再轉換成光能或動能的過程中,能量形式的變化。

  4. 4

    開啟能量圖示(能量塊)顯示功能,記錄不同能量來源在轉換過程中的能量形式與數量變化。

  5. 5

    思考:能量在轉換過程中,總量是否改變?是否有能量因轉換而「消失」?

🧪 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:能量來源 約 0~100000;能量轉換裝置 約 0~100000;輸出能量形式 約 0~100000;能量是否守恆 約 0~100000。填的數字差太多時會出現橘色提醒——再量一次看看!

能量來源能量轉換裝置輸出能量形式能量是否守恆
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

能量有哪些常見的形式?彼此之間如何轉換?

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

常見的能量形式包括動能、位能、熱能、光能、電能、化學能等,這些形式之間可以透過各種裝置或反應相互轉換(例如太陽能板將光能轉換成電能)。

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

使用模擬工具觀察不同能量系統的轉換過程,你發現了什麼規律?

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

觀察發現,能量在轉換過程中會經過多個階段(如太陽能→電能→光能),且總能量在整個系統中保持守恆,但部分能量可能以熱能形式散失,降低可利用的能量比例(能量轉換效率問題)。

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

化石燃料發電與再生能源發電(如太陽能、風力)在原理上有什麼不同?

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

化石燃料發電是透過燃燒產生熱能,將水加熱成蒸氣推動渦輪機發電,屬於間接、非再生的方式,會排放溫室氣體;太陽能、風力等再生能源則直接將自然界的光能或動能轉換成電能,不排放溫室氣體,但受天氣與地理環境影響較大、供電較不穩定。

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

開發新興能源時,需要考量哪些環境、社會與經濟因素?我們可以如何節約能源?

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。
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🔒 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

開發能源需考量發電效率、成本、供電穩定性、對環境生態的衝擊(如溫室氣體排放、核廢料處理)、社會接受度等因素;節約能源的方法包括使用高效能家電、隨手關燈關閉不用的電器、搭乘大眾運輸工具等。

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 💪

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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:能源方案的效率與永續性評估 ▶

使用 PhET「Energy Forms and Changes」的「Energy Systems」場景,比較太陽能發電與燃燒化石燃料發電在能量轉換效率與環境影響上的差異,並嘗試提出兼顧發電效率與環境永續的能源方案。

phet.colorado.edu · Energy Forms and Changes 🔎 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,我對能量轉換與能源議題有什麼新的理解?

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。
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🔒 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

台灣可持續發展多元的再生能源(如太陽能、離岸風電),並搭配儲能系統與智慧電網技術以提升供電穩定性,同時推動全民節能教育與產業節能措施,逐步降低對化石燃料的依賴,兼顧能源安全與環境永續發展。

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

你認為台灣未來應該如何調整能源政策,以兼顧供電穩定與環境永續?

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。
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🔒 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。

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  • 🔁 回第 2 關
  • 🔁 回第 3 關
  • 🔁 回第 4 關
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!👏