與大自然捉迷藏
壹、活動目標 Goal
動手製作一簡單的電動馬達,體驗電與磁的交互作用。
大概念 Big Idea
無
核心問題(探究問題) Essential Question
無
教學對象
國小生1~6年級
教學時間
10分鐘
作者(服務單位)
曾賢德(國立東華大學物理系)
通訊作者e-mail
sdtzeng@mail.ndhu.edu.tw
貳、課程綱要對照 Course Outline
無
參、活動原理 Theory
當電流通過磁場時,電流會受到一電磁作用力。例如,當導線裡面的電流向上,通過朝向左方的磁場時,會產生一個向後方的力量。但若向上的電流,通過朝向右方的磁場時,會產生一個向前方的力量,如下圖所示。
本實驗利用強力磁鐵產生磁場,利用一顆電池供電,讓銅線上的電流通過磁場,然後產生磁力。實驗裝置示意圖如下。
此圖中,一段銅線折成對稱的通路,銅線中點接觸電池負極(-),端點接觸下方磁鐵,而磁鐵吸住電池正極(+)。由於磁場在兩側的方向不同(此圖中,都朝向電池外),當左右邊的銅線都產生向上的電流,左半段銅線產生向後的力,右半段銅線則產生向前的力,如此造成銅線逆時針轉動。
肆、活動材料 Material
實驗器材
一段銅線、3 號電池、強力磁鐵、示範教材、解說圖卡。
實驗藥品
無
伍、活動步驟 Step
[第一部分]
1. 本實驗可多名學生同時進行闖關。學生就位後先向關主問候,並開始聽取關主講解及示範。
2. 關主可先用已經折好的銅線,架到電池上,示範此一馬達的運作。
3. 以圖卡簡單說明電流在磁場中的磁力,並介紹馬達的原理。
4. 解說闖關成功條件:利用手上的一段銅線,自行折出適當的通路形狀。能架設在電池上,並成功產生連續轉動者即過關。
(此部分預估花 3-4 分鐘)
[第二部分]
1. 每位同學領取所需的材料:每人一段銅線。
2. 提示學生折線的注意事項:(1)形狀儘量對稱、(2)中點折成凸出的支點、(3) 銅線末端僅能輕輕接觸下方的磁鐵。
3. 以關主桌上先準備好的數組電池(可找沒電的電池,但下方仍吸上磁鐵),供學生嘗試折線。(數量依每次闖關人數而定)
4. 學生將銅線折好適當形狀,在試轉用的電池上能穩定支撐且不會卡,即可到關主前嘗試。
(此部分預估花 2-4 分鐘)
[第三部分]
1. 關主桌上另準備數組有電的電池(下方吸上磁鐵),當學生折好的銅線試轉順利時,可拿到此處架設。若可以穩定轉動,即闖關成功。
2. 請關主判定學生是否完成此關,並給予證明。
3. 學生感謝關主指教,即完成此關。
(此部分預估花 2-3 分鐘)
教案學習單
(待調整)
可依學生程度,選擇下列問題於闖關單或學習單上詢問學生:
1. 銅線會產生轉動,是因為有下列何種力?
(1)電力,(2)磁力,(3)萬有引力。[答案:(2)磁力 ]
2. 如果將磁鐵翻轉 180 度,則馬達(銅線)的轉動方向會:
(1)跟之前一樣,(2)跟之前相反,(3)不會轉。
[答案:(2)跟之前相反 ]
實作注意事項
實驗安全事項
請學生注意銅線末端不要刺到人。
實驗廢棄物處理
可讓學生帶回成品,或加以分類、回收。
教學心得
此一闖關實驗相當有趣。可以用很簡單的方式讓學生體驗複雜的電磁作用。
參考資料
闖關活動(十分鐘)
無
預算表
每人次/每組的材料及預算(*以一組為單位)
無