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國小-電流熱效應
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神奇電力(南一四下) 燈泡亮了(翰林四下)
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電流熱效應、電線走火
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40分鐘
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焦恒永
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1.電池與電線形成通路後可以讓燈泡發亮,電線會熱熱的,會燙傷人嗎?本實驗將更深入的體會電線走火的現象。
2.藉由電池短路的實際操作,讓學生觀察到熱效應與短路的危險性。 -
鱷魚夾x2(1紅1黑)、全新3號鹼性電池x2、舊電池多顆、透明塑膠管、鋁罐切片、液晶溫度計、鋁箔紙(10cm x 8cm)、AA電池槽、剪刀、三用電表、金幣巧克力紙
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一、 事先將桌面的易燃物先收到抽屜中,並檢查電池的電壓。
二、 提醒學生需注意剪刀的使用安全。
三、 學生在家自行操作時,一定要有家長在旁確保安全。
- 時間 教學活動流程 教學資源
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5分鐘一、 生活連結與預測
1. 引起動機:取出電池與鋁箔,讓學生預測接觸後可能有哪些情形。放映星火燎原
2. 生活連結:列舉一般生活中的電流熱效應的例子,例如電暖爐、電子鍋、電火鍋等等。然而當這些電器用品空燒時會有那些現象?什麼是電線走火呢?電線沒有絕緣體包覆時真的會導致火災嗎?電線中的銅線不小心被拉斷了一大半,剩下兩、三條銅線還連著的情況下來做實驗好嗎?
3. 舊課程回顧:複習「通路」的連接方式,並告知一顆乾電池的電壓為1.5伏特,兩顆乾電池串聯為3伏特。 -
25分鐘二、 操作與觀察
1. 教師放映電流熱效應實驗操作影片或示範實驗。
2. 學生對所觀察到的實驗結果進行描述。
3. 學生動手操作實驗。
4. 學生觀察記錄,進行小組討論,並發表結果。
5. 電線與鋁箔接觸點不可以用手接觸。 -
20分鐘三、 原理說明
1. 電池正負極經鋁箔導通後形成短路,瞬間通過鋁箔的電流很大,致使鋁箔發熱,溫度升高,同時電池的溫度也升高。而剪成疏齒狀的鋁箔因細小,所以鋁箔及接觸點的截面積較小、電阻較大,電流熱效應最明顯,溫度上升最快,立刻達到燃點(鋁、塑膠可燃,若只有銅,則會熔斷),所見的現象就是小鋁箔條著火了(短路現象)。下圖圖示說明:電流相同,鋁箔最細處每公分的電阻最大,電功率也最大。(銅線電阻小)
2. 實驗完成後,以三用電表測量電池的電壓,比較電池使用前後的電壓差異。並介紹電流熱效應、短路、斷路和通路這些科學名詞的差異。
3. 補充:電阻的粗略意義就是「阻礙」,它和材質、粗細(截面積)、長度等有關。
(1) 材質:簡單地說就是「導電性」。
(2) 電阻和截面積成反比,就好像道路越寬、阻礙越小,車流就越順暢。
(3) 電阻和長度成正比,就好像行經兩倍長的道路,會遇到兩倍的阻礙。 -
5分鐘四、 問題與討論
1. 鋁箔的一端尖細、一端平鈍時,會從哪邊先開始熔化?
2. 鋁箔燃燒後,兩端是否有熔合在一起的現象?
3. 燃燒後的鋁箔是否還能繼續「接觸燃燒」呢?
4. 用手摸摸燃燒後的鋁箔,會變得更硬還是更脆?
5. 鋁箔寬一點、長一點的效果會更好嗎?
6. 有可能兩組或三組的鋁箔尖端同時燃燒嗎?
7. 如何剪切鋁箔比較好呢?還有哪種剪切方式?
8. 如果兩顆乾電池電壓不夠,可以和別的電池串聯在一起,變成四顆或六顆等等,試試看效果會不會更好?
9. 兩顆乾電池串聯後,會讓鋁箔紙的溫度上升幾度?
10. 用三用電表測量使用完的電池,電壓有沒有比全新電池的電壓低?
11. 試試看「巧克力金幣」的金屬包裝外殼是否也可以拿來實驗呢?