教具名稱:百變電路材料包

 

教具名稱:百變電路材料包

價格:

原價320元，特價260元。

配件明細:

1.電池盒(附開關)*2個；  2.電池(3號碳鋅)*4個；  3.馬達*2個；

4.燈泡*1個；  5.燈泡座*1個；  6.電線(紅20cm)*2條；

7.電線(黑20cm)*2條；  8.迴紋針*4支；  9.風葉片*1片；

10.不鏽鋼鐵絲*2條；  11.小木塊(5cm)*1；  12.塑膠瓦楞板*2片；

13.LED(紅、綠和黃各1)*3個；  14.電阻*3個；  15.教材(課本)*1本。

商品簡介:

豐富的電學材料包，不論小朋友想DIY電風扇、震動機械蟲、紅綠燈、手電筒和玩電路遊戲。或是老師想教學電路導通、串並聯、短路等實驗，都可一次滿足所需。

 

充足的電路組裝零件，可變化組合出多種科學作品，用在教學，用在小朋友延伸探索，都非常合適。同時免去奔波文具行、材料行、五金行採買零件的苦惱。

  本材料包特別提供參考教材，老師可以依此配合教學，家長也可帶領小朋友以按圖操作，學習基礎電路觀念，是超值又實惠的材料包。

  備註：

1.組裝時建議自備剪刀、膠帶、橡皮筋或熱熔膠等工具。

2.附教材(課本)一份，歡迎教學單位大量訂購，優惠中。

 科學小玩具潛水夫，製作很簡單，原理有深度，遊戲多樣化，親子互動大半天也不膩 !

製作方式:
1.將3ml塑膠滴管剪裁，取頭部備用(亦可用筆蓋、吸管、小氣球等替代)。
2.在塑膠滴管上增重(套螺帽、纏鐵絲、包油土等皆可)，使其重量可以讓滴管微微浮起，就完成了潛水伕。
3.把潛水伕放入裝滿水的寶特瓶中，用力擠壓瓶子讓潛水伕下沉。 若潛水伕不易下沉，則需增重，直到壓寶特瓶時可順利下沉為止。

科學原理:
1.開放型潛水伕~(潛水伕沒有密封)
擠壓寶特瓶時，因水無法被壓縮，因此水受力而湧入潛水伕體內擠壓空氣。此時，潛水伕體積不變，但重量增加，最後在重量>浮力之下而下沉。
2.封閉型潛水伕~(潛水伕完全密封)
擠壓寶特瓶時，因水無法被壓縮，因此水受力擠壓裝有空氣的潛水伕管身。此時，潛水伕體積變小，但重量不變，最後在浮力<重量之下而下沉。
3.寶特瓶有無裝滿水，會影響用力時，是否容易下沉的效果。
4.潛水伕的重量會影響下沉時，所需力量的大小。越容易下沉，上浮的力量越小，越不容易下沉，上浮的力量越大。 若上浮力量越大，則越有利玩深水挖寶遊戲。

遊戲規劃:
1.控制懸停~
控制讓潛水伕懸浮在寶特瓶的某範圍內，看誰停留的時間最久。
2.深海挖寶~
在潛水伕身上纏上有勾的鐵絲，在寶特瓶下方放置可被勾起的小物，控制潛水伕下沉勾取小物。(可參考本影片)

後記:
潛水伕的科學影片甚多，但大多沒有將科學原理說清。 看似製作簡單的小科學教具，但"眉角"很多，需要很大耐心製作和調整。
在教學上，我們累積20多年的經驗，教具幾經多次改良，以最精準和簡便的方式製作。 配合教材的引導，有原理說明，有討論學理，有歸納重點，訓練小朋友觀察記錄、解釋科學現象等科學素養。

 CH6原子論

組成萬物的粒子為何，自古以來人們好奇地無盡探究。從電子、質子到中子的發現，諸多科學家共同譜寫了一篇精彩的原子內部結構發現大作....國中G8-1-C6物質的基本構造-補充教材

一、道耳吞-原子論

  古代希臘哲學家留基伯(Leucippus)和他的學生德謨克利特(Democritus,460-370BC)認為物質是由不可分割的原子(atom)所組成。他們認為原子是堅硬的，有一定的形狀和大小，並且永恆存在，不能孳生也不會消失，可經由結合、分離再重新組合而形成各種物質。

英國科學家道耳吞(John Dalton,1766-1844)於1803~1804年在英國皇家學會作關於原子論的演講，其中全面闡釋了他的原子論思想。其要點主要有四：

1.一切物質都是由微小粒子所組成，這種粒子不能再分割，並稱之為原子。

2.相同元素的原子，其原子質量與原子大小均相同；反之，不同元素的原子，其質量與大小則均不同。

3.不同的元素化合時，這些元素的原子按簡單整數比結合成化合物。

4.所謂化學反應，是原子間以新的方式重新結合成另一種物質，反應過程中，原子不會改變質量或大小，也不會新生或消失。

儘管從現在的觀點來看，道耳吞的觀點是非常簡潔而有力的，但是由於缺乏實驗證據和道耳吞的表述能力不佳，這一觀點直到20世紀初才被廣泛接受。

二、湯木生-發現電子

J.J.湯木生(Joseph John Thomson,1856~1940)自小聰明勤奮，14歲就進入歐文斯學院學習工程學。1876年獲助獎學金進入了劍橋大學三一學院並順利畢業。1883年J.J.湯木生被三一學院聘為物理學教授，第二年接任卡文迪西實驗室主任，當時年僅28歲。實驗室在他長達35年的領導之下，培養了55位大學教授和7位諾貝爾獎得主。湯木生本身由於發現電子，開啟了原子內部的世界，和對氣體放電理論做出重大貢獻，於1906年獲頒諾貝爾物理獎。同時，他還成功地從氖-20中分離出氖-22，是第一位發現同位素的人。

1890年起，湯木生帶領學生開始研究陰極射線。他發現射線細束，通過正、負電極時，會朝向正極偏向運動。因此結論出：「陰極射線是高速運動的負電粒子」，隨之將此微粒稱為electron，也就是如今我們所熟知的「電子」。

道耳吞的原子說，認為原子是不可分割的，所以當阿瑞尼士提出解離說時，當時許多人認為原子既然不可分割，怎麼能帶電？直到1897年湯木生發現了帶負電的電子，且證實電子是原子的一部分，才解開這個疑問。湯木生認為原子為一球形，充滿了相同數目的正電荷與帶負電的電子，也就是聞名的「葡萄乾布丁模型」。但是隨科學的進展，更多有關原子的組成逐漸揭開，原子的模型也逐一修正。

三、拉塞福-發現原子核和質子

俗話說名師出高徒，湯木生的學生拉塞福(Rutherford, 1871~1937)以α粒子，也就是沒有電子的氦原子(4He2+)對準金箔轟擊，得到驚人的結果，再次改變了人們對原子的認知。

拉塞福以氦原子核轟擊金箔的實驗發現，大部分的α粒子都直穿而過毫無受到阻攔，但卻有少部份會產生大角度彈開。他推論金原子的內部中，大部分區域應該空蕩無物，並且有一個質量密集的硬核。此一推論，和湯木生的葡萄乾布丁模型相違背，但他仍相信自己的散射理論，要比老師的更具合理性。因此，拉塞福認為原子的中心是帶正電的原子核，有如太陽；而周圍電子則是散布在其外圍。整個太陽系有如原子的大小，大部分都是空蕩無物的空間。

四、查兌克-發現中子

查兌克(James Chadwich, l891~1974)就讀曼徹斯特中學時，成續優異，熱愛數學和物理，畢業後跟隨拉塞福進行放射性研究工作。1932年，居里夫婦發現用粒子轟擊鍍元素時，鍍會放射出穿透力很強的不帶電的粒子。查兌克隨後用卡文迪西實驗室的優越條件，重複了同樣的實驗。結果發現這種穿透力很強的粒子，是具有和質子相同質量的新粒子，也就是「中子」。為此，他獲得了1935年的諾貝爾物理學獎。中子的發現合理的解釋，為什麼當元素按質量遞增順序排列時，原子的質量比原子序遞增得更快。例如碳原子序6，但質量數12；氮原子序7，但質量數14。查兌克的研究發現，具有相同質子數目的同一元素，會有不同數目的中子，也就是同位素。例如氯原子中的氯-35含有17個質子和18個中子；氯-37含有17個質子和20個中子。因為它們核外電子的數目和電子的排列一樣，都具有相同的化學性質。

二戰前期，查兌克在英國致力於鈾的分離工作，1943年他率領一批科學家前往美國參加研製原子彈的曼哈頓計劃。由於查兌克的傑出成就，1945年被封為英國爵士，往後的研究中貢獻在英國的核能發展和諸多粒子物理研究方面。

五、波耳-提出電子能階原子模型

拉塞福門生中英髦輩出，其中最著名的莫屬被譽為量子力學之父的波耳(N. Bohr,1885~1962)。

波耳根據原子吸收或放射光透過稜鏡分光的分布譜線，解決了拉塞福模型的穩定性問題，進而建立新的原子模型。後來波耳從斯塔克的著作，學習了價電子躍遷產生輻射的理論，於是很快就寫出了著名的《原子構造和分子構造》三篇論文。奠定了波耳在科學領域中的大師地位。

1922年，波耳由於對於原子結構理論的貢獻，獲得諾貝爾物理學獎。1997年IUPAC正式通過將第107號元素命名為Bohrium，以紀念波耳。

六、素養培訓練習

一、道耳吞提出的原子論要點，以目前對原子構造的了解，有哪幾點需要做修正？

答：1.原子中還有更小的粒子，例如電子、質子和中子等。

2.相同元素的原子，質量可能不同；反之，不同元素的原子，質量可能相同。

二、湯木生的研究發現氖-20和氖-22，雖是相同的原子，卻有著不同質量。請問氖-20和氖-22原子中的質子和中子數分別為何？兩者關係又稱為？

答：氖-20：質子數10，中子數10。氖-22：質子數10，中子數12。兩者為同位素。

三、如右圖，有一個A粒子，當通過一組上負下正的電極板時，出現向下彎曲的運動。可判斷A粒子的帶電性為何？

答：帶負電。

四、α粒子就是不帶    電子    （中子；質子；電子）的氦原子，可寫成  4He2+  （2He2+；4He2－；4He4+），也就是氦原子核。由此可知α粒子是個帶   正   （正；負；不帶）電的粒子，因此若將α粒子通過上圖一裝置的電極板時，會出現    向上    （向上；向下；不會）彎曲的運動。

五、拉賽福在散射實驗中使用金箔，其用意可讓α粒子通過極少層的金原子，將有利實驗結果的推測。請問使用金元素的原因，是因為金元素具有何種物理特性？

答：元素中最佳的延展性。

六、拉賽福使用α粒子轟擊金箔的實驗中，他觀察到什麼結果，讓他推測原子的構造中，其實大部分都是空蕩無物的空間？同時他發現少部分的α粒子會大角度的散射，因此讓他推測原子中有個很硬且帶正電的東西，這個東西就是如今我們所稱的？

答：大多數的α粒子毫無被阻攔通過金箔。原子核。

七、當發現電子和質子之後，科學家對元素按質量遞增時，對原子的質量總是比原子序遞增得更快感到疑惑，推測原子核內可能存在另一種粒子。例如碳原子序6，但質量數12；氮原子序7，但質量數14。請問這個粒子的帶電性與名稱為何？

答：不帶電。中子。

八、查兌克的研究發現，具有相同質子數目的同一元素，會有不同數目的中子，也就是    同位素    的概念。例如氯原子中的氯-35含有17個質子和  18  個中子，質量數35；含有17個質子和20個中子的氯，質量數  37  。因為它們核外電子的數目和電子的排列一樣，都具有相同的    化學    性質。

九、現今對原子構造的了解，集合了眾多科學家的努力成果，請依照時間順序，排列出原子、質子、電子和中子的發現順序。

答：原子→電子→質子→中子。

十、類似行星圍繞太陽運行的概念，以帶正電的原子核為中心，外圍由電子分布的殼層構造，是     波耳     （湯木生；查兌克；波耳；拉賽福）科學家所提出的原子模型概念。

CH3都卜勒效應

   夜晚的星空為什麼是黑的? 這可不是無腦問題，而是曾經困擾科學家上百年弔詭悖論。 從波的基本觀念開始，到認識都卜勒效應，再解開奧伯斯悖論。一個生活中的現象，竟然可應用到解開宇宙起源之謎....國中G8-1-C4光-補充教材

 一、波的基本觀念

    波在相同的介質中傳播，不管波的頻率如何改變，波速不變。因此根據波速(V)=頻率(f)×波長(λ)的關係來看，發出波的頻率越大，波長越小；發出波的頻率越小，波長則越大。波若通過不同介質時，波速改變，但頻率不變。因此，波通過的介質使得波速變快時，波長會變大；通過的介質使其波速變慢時，波長則變小。

二、都卜勒效應

    奧地利物理學家都卜勒1842年研究發現，波源和觀察者
若有相對運動時，觀察者接收到波的頻率與波源發出的頻
率並不相同。如果波源朝向觀測者運動，頻率變大，波長
變小；如果波源背離觀測者運動，頻率變小，波長變大。
總結以上的現象，稱為都卜勒效應(Doppler effect)。例如：
從遠方急駛過來救護車，人們可聽見警笛聲變得尖細，也
就是聲音頻率變高，此時聲波波長變短。當救護車從身旁
呼嘯而過時，警笛瞬間變得低沉，此時頻率變低，同時波
長變長了。

    都卜勒效應不只應用在聲波，19世紀中起就被天文學家廣泛運用在觀測天體運動方面，因為光具有波動性，同樣適用都卜勒效應。1848年法國物理學家斐索在觀測恆星的波長後，曾提出這樣的觀點，假設有一恆星如果遠離我們而去，觀測該恆星的光波長會得到較長的結果，而且遠離的速率越快，波長越長。現今我們已知可見光中的紅光波長較大，藍光波長較短，因此光波長變長的現象就被稱為紅移；反之，如果光波長變短的現象，則稱為藍移。

三、夜空為什麼是黑的

    1826年德國科學家奧伯斯提出一個問題：「為什麼晚上的天空是黑的？」。假設宇宙空間無限，星星有限，在引力的作用之下，星星應該會逐漸聚集，宇宙走向塌縮才是，但此假設卻與現況不符。因此，改變假設為宇宙空間無限，星星也是無限。但依此觀點太空中應該布滿星光，夜空應該是光亮而不是黑暗才對。顯然這兩種假設相互矛盾，無一定論，我們就將此稱為「奧伯斯悖論」。

    1927年比利時天文學家勒梅特提出一個大膽的假設，宇宙是可能是由宇宙蛋經由爆炸而形成的。所有星星如果經由爆炸，而彼此由一點向外擴張，那麼宇宙間就會處在膨脹的狀態，且星星卻是有限的，就可合理的解釋奧伯斯悖論。但畢竟是假設，仍需以科學證據說服眾人。幾年後科學家哈伯用望遠鏡觀測太空，發現諸多恆星的光波中都有紅移現象，這成為支持勒梅特觀點的重要證據，同時也奠定了宇宙起源於大爆炸（大霹靂）一說。

四、素養培訓練習

1、賽車場上急駛的賽車，會聽到轟隆的引擎聲，在靠自己越近時，音頻變   高   （高；低）；當離自己越遠時，音頻變   低   （高；低）。此現象在科學中，稱之為    都卜勒    效應。

 2、生活中聽到遠方急駛靠近的救護車鳴笛聲，其聲波的波速(V)、頻率(f)和波長(λ)三者的變化情形為何？

答：當救護車靠近時，波速不變(因為同介質之下)，頻率變高(大)，波長變短(小)。

 

3、科學家運用科學方法，合理推測宇宙起源於大爆炸(Big Bang)，並且持續不斷的膨脹當中。其中有力的證據要歸功於哈伯在觀測諸多星體之後，得到所有星光都有紅移現象。請解釋什麼是紅移現象？

答：

4、在牛頓發現色光之後，Herschel 以溫度計測得紅光以外的光卻有著更高的溫度因而發現紅外線。Ritter 從沖洗相片中發現，紫光以外的光依舊能讓相片顯影因而發現紫外線。最後，由馬克斯威(Maxwell)的研究，統整了包含可見光與不可見光(如紅外線、紫外線、X光、電磁波)，成為我們所說的光譜和電磁波(Electromagnetic Spectrum)。

           光譜中，紅光波長約700nm(7000 Å)，紫光波長約400nm(4000 Å)。紅光溫度較高，頻率低，因此穿透力弱，可用來保溫或加熱；相反的，紫光溫度較低，頻率高，因此穿透力強，可用來消毒殺菌。試回答以下問題：

(1)紅光波長700 nm(奈米)=7000 Å(埃)，由此可知，Å(埃)和nm(奈米)都是   長度   單位，且1nm(奈米)=  10  Å(埃)，1 Å(埃) =   10^-10   米(m)。

(2)根據波速(V)=頻率(f)×波長(λ)的關係式，若一紫光波長400nm，速率每秒30萬公里，試計算出紫光的頻率為何？

答：3×10⁸=f×4×10^-7  f=7.5×10¹⁴ (Hz)

 (3)從上圖中可知，X光或輻射線的波長比紫外線更  短  ，因此可知在光速不變之下，頻率更  大  ，穿透力更強。如果人體在沒有防護之下接觸多了，可能會引起細胞的病變而生病，甚至罹癌。

參考資料：

1.http://zh.wikipedia.org/wiki/

2.CASE講座，18-1:太陽系的前世今生/張中白教授主講

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