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國三下理化⏱ 約 20 分鐘PhETKc-IV-3

2.1 磁鐵與磁場

任務簡報:指南針為什麼總是指向同一個方向?這與地球本身就是一個巨大磁鐵有關。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

指南針為什麼總是指向同一個方向?這與地球本身就是一個巨大磁鐵有關。這一節,我們要透過模擬實驗,探究磁鐵與磁場的性質。

2

實驗工作站:PhET Interactive Simulations — Magnet and Compass

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,將指南針拖曳到條形磁鐵周圍不同位置,觀察指南針指針方向的變化。

  2. 2

    開啟「顯示磁力線」選項,觀察磁鐵周圍磁力線的分布形狀與疏密程度。

  3. 3

    將兩個磁鐵以同極相對、異極相對分別靠近,觀察磁鐵之間相吸或相斥的現象。

  4. 4

    觀察磁鐵兩極(N極、S極)附近磁力線的密集程度,並比較與磁鐵中間位置磁力線疏密的差異。

  5. 5

    思考:磁力線的方向和疏密,分別代表磁場的什麼性質?

🧪 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:磁力線疏密程度 約 0~10000。填的數字差太多時會出現橘色提醒——再量一次看看!

觀察位置指南針指向磁力線疏密程度
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

磁鐵有哪些基本性質?

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

磁鐵具有兩極(N極與S極),同極相斥、異極相吸,且磁鐵無論如何切割,都會產生新的N極與S極(磁單極不存在)。

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

使用模擬工具觀察磁鐵周圍磁場,你發現了什麼分布規律?

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,磁力線由N極出發,繞行至S極形成封閉曲線,磁鐵兩極附近磁力線最密集,磁場最強;磁鐵中間側邊磁力線較疏,磁場較弱。

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

磁力線的方向與疏密分別代表磁場的什麼性質?

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

磁力線的方向代表該處磁場的方向(由N極指向S極);磁力線的疏密代表磁場的強弱,磁力線越密集,磁場越強。

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

生活中有哪些應用磁鐵與磁場的例子?

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

例如指南針、電磁鐵起重機、磁浮列車、扣式磁鐵、喇叭中的磁鐵等,都是磁鐵與磁場的應用。

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:地球磁場與指南針 ▶

使用 PhET「Magnet and Compass」開啟地球模式,觀察指南針在地球不同位置的指向,並查詢地球磁場的成因,嘗試解釋為什麼指南針的N極會指向地理北極附近。

phet.colorado.edu · Magnet and Compass 🔎 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,我對磁鐵與磁場有什麼新的理解?

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

生活中許多現象都與磁場有關,例如地球磁場使指南針能指示方向、磁振造影(MRI)利用強磁場產生人體內部影像、信用卡的磁條記錄資訊等,都是磁場概念的應用與延伸。

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

你認為生活中還有哪些現象可以用磁場的概念來解釋?

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!👏