取氫取氧合成水
壹、活動目標 Goal
延長線幾乎是每個家庭必備的用品,但是你知道如何聰明又安全地使用延長線嗎?
有些舊式的延長線缺少強制切斷電源供應的機制,一旦過載,就會引發短路或走火,電視新聞也常報導延長線上不要插太多的電器,以免發生電線起火的危機。
首先,本活動要請學生收集並記錄家中常用電器用品的電源標示表,理解標示表中所傳達的「消耗功率」、「額定電壓」的意義,最後,在教師指導下計算出各電器的電流量,加總後檢核延長線是否能負擔預備要使用的電器用品。本活動的主要目標是培養學生利用數學及基本電學概念,養成災害風險管理與防救能力。
大概念 Big Idea
※為什麼延長線的可通過電流需小於設計電流?
核心問題(探究問題) Essential Question
※如何運用數學計算來檢核延長線使用是否過載?
教學對象
國中生7~9年級
教學時間
90分鐘/2節課
作者(服務單位)
柯凱珮(北埔國小)
通訊作者e-mail
chchch68@gmail.com
貳、課程綱要對照 Course Outline
※十二年國教素養導向綱要
【數學-第四學習階段-學習表現】
a-IV-2理解一元一次方程式及其解的意義,能以等量公理與移項法則求解和驗算,並能運用到日常生活的情境解決問題。
【自然科學-第四學習階段-學習表現】
po-Ⅳ-2 能辨別適合科學探究或適合以科學方式尋求解決的問題(或假說),並能依據觀察、蒐集 資料、閱讀、思考、討論等,提出適宜探究之問題。
pa-Ⅳ-2 能運用科學原理、思考智能、數學等方法,從(所得的)資訊或數據,形成解釋、發現新知、獲知因果關係、解決問題或是發現新的問題。
ah-Ⅳ-2 應用所學到的科學知識與科學探究方法,幫助自己做出最佳的決定。
參、活動原理 Theory
日常生活中時常會使用延長線,它的便利性幫我們解決了插座不足或插座位置不佳的問題,但是我們也常看到一條延長線上插滿了各式各樣的電器插頭,令人擔心是否會有電線過熱引發走火的危機,所以如何預防這類居家火災的能力已是現代人應具備的基本能力。因此本活動收集多種常見電器用品的電源標示表為資料內容,結合國中階段所教導的基本電力概念,去計算延長線上所負載的電器用品,其電流量是否過載,設計可以進行小組闖關的學習活動,更鼓勵學生以此檢驗家中延長線目前的設置是否安全。
【原理】
一、延長線本身的可通過電流需小於設計電流,而舊式的延長線缺少強制切斷電源供應的機制,需要以電流計算輔助檢核安全性。
二、依據右方公式,可計算出電流:
【圖一】
※假設家中的延長線預備要使用以下三種電器,分別算出電流如下所示:
【圖二】吹風機
I=P/V
1200W/110V≒10.9A
【圖三】微波爐
I=P/V
700W/110V≒6.36A
【圖四】吸塵器
I=P/V
750W/110V≒6.82A
家中使用的延長線如下圖(15A):
【圖五】三者相加:
10.9A+6.36A+6.82A=24.08A
24.08A>15A
(會造成過載)
【圖一】
【圖二】
【圖三】
【圖四】
【圖五】
肆、活動材料 Material
器材
延長線、延長線規格表、電器標示表多張(以拍照方式呈現或製成表格)、護貝膠膜、圖畫紙、簽字筆。
藥品
無
伍、活動步驟 Step
第一部分
1. 播放電線走火的影片,引發學生對此議題的好奇心並請學生收集資料:哪些情形易引起電線走火。
2. 課前指導學生收集資料:各組學生收集家中電器用品的電源標示表(可用拍照的方式呈現)。組長彙集組員收集到的標示表,剔除重複的,並將標示表檔案交至教師。
3.教師事先準備2-3種延長線(需含獨立式開關類型的延長線),並將盒子背面說明進行拍照
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第二部分
一、延長線小常識:
1.利用電腦投影延長線的說明圖檔,帶領學生觀察關鍵字並討論其涵義,例如:
1650W|15A|125V|AC|4.5m
2.教師展示2-3種延長線,說明以下重點裝置的用途:
●獨立式開關 ●通電指示燈 ●扁式插頭 ●過載自動斷電裝置
二、電源標示表:教師將學生收集的標示表列出,共同討論並記錄各電器的消耗電功率(P)與電壓。
【圖六至圖十一】
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第三部分
一、教師指導學生運用電學公式P=VI算出電流,並挑1種延長線及3種電器用品來計算,檢核此延
長線是否過載。
二、教師提出問題進行歸納與討論:
(問題1)如何聰明挑選安全的延長線(或如何防止電線走火)?
(問題2)為什麼延長線的可通過電流需小於設計電流?
三、請各組同學回答問題並將討論結果記錄在筆記本上。
【圖六】
【圖七】
【圖八】
【圖九】
【圖十】
【圖十一】
教案學習單
(待調整)
1.電流的單位是( ),電壓的單位是( ),電功率的單位是( )。
2.延長線的「獨立式開關」用途為何?
【解答】1.安培A,伏特V,瓦特W。2.可在各電器用品的電流過載時,自動關閉開關(自動強制切斷電源供應),降低電線起火的風險。
實作注意事項
實驗安全事項
無
實驗廢棄物處理
無
教學心得
學生在國小六年級階段都上過電磁鐵,知道電線發熱發燙的感覺,國中階段理化也學過「每單位時間對物體所做的功稱為功率」(Ba-Ⅳ-6)的概念,因此以應用科學的角度來切入防災科學活動。
此活動收集的標示表可直接請學生在家用手機拍照,傳給教師或組長彙整,比較節省課前準備的時間,此外老師在教學的過程中需一步一步指導學生如何解讀標示表,由於標式表的格式並不統一,因此可能會出現學生找不到老師正在講解的地方,且標示表為本活動的關鍵資料,所以此步驟需多花時間進行講解討論。
過程中可以請學生指出哪些電器所消耗的電功率較小,例如電動牙刷(2W),哪些電器所消耗的電功率較大,例如電暖爐(1500W),使學生對家中常使用的電器更加有概念。最後,學生在計算時應注意單位,組員們同心協力完成任務。
參考資料
高士峰、沈哲平(2016)。防災救命-地震、火災、颱風都不怕。新北市:光現出版社。
闖關活動(十分鐘)
壹、準備活動
★教師準備:
1.闖關地點預先放置長桌子。
2.準備材料:
(1)資料圖片:至少A4大小,分為延長線規格(3張)及電源標示表(10
張),圖片內容需由各校收集,列印放大,護貝後方便闖關學生讀題。
(2)四開圖畫紙、電子計算機(副關主使用)。
(3)簽字筆。
3.張貼操作說明海報(海報上可寫上公式)。
4.印製闖關卡:闖關卡為雙面,正面是闖關順序蓋章處,背面則是學習單。
闖關卡請用較厚的紙張印製。
5.準備過關印章。
★學生準備:
1.每組學生準備鉛筆與計算紙。
2.異質分組,每一組約3-4人。教師在闖關前先發下闖關卡交由組長保管。
貳、闖關之前
1.關主(約3人)及學生就位,關主負責解說闖關步驟、抽取兩份資料圖
片,副關主則指導學生計算與判斷是否過關。
2.宣導學生不要在場內奔跑,闖關時需站立於長桌外側面向關主。
3.關主先在桌面中間放置好圖畫紙、簽字筆及資料圖片。
参、進入關卡
(1分鐘)1.關主請小組列隊,小組向關主問好。
(2分鐘)2.關主介紹關名「延長線的危機」,利用海報說明各組分別派人抽取延長線
圖片及標示表圖片。
(7分鐘)3.各組派組員抽取1張「延長線規格圖片」及3張「電源標示表圖片」,請
闖關學生開始計算此延長線能否承載這3種電器,學生必須把計算過程
寫在圖畫紙上,算出結果之後,回答關主「過載」或「沒有過載」。計算
過程如下圖:
【圖十二】
4.關主掌握時間及隨時給予指導,計算完成後,闖關結束,小組離開前往
下一關。
伍、闖關結束
1.書寫2題學習單問題。
2.收回闖關卡。
【圖十二】
預算表
每人次/每組的材料及預算(*以一組為單位)
項目.材料 / 數量/金額 (元)
1.4開圖畫紙/100張/150
2.A4護貝膜/1盒/199
3.簽字筆/1盒/120
4.防過載延長線/1組/499
總計 / 每人次(或每組)/共968元/每組約48.4元