单元1-简介能量.doc

1、可持續發展，由我們開始可持續能源課程單元 1 簡介能量1/6 頁單 元 1 簡 介 能 量教 師 指 引活 動 重 點向 學 生 介 紹 能 量 轉 移 、 能 源 鏈 ， 以 及 勢 能 （ 儲 能 ） 和 動 能 （ 運 動 能 量 ） 的概 念 ， 幫 助 學 生 建 立 一 套 能 量 的 操 作 定 義 。 首 先 ， 他 們 將 能 量 從 自 己 身 上轉 移 至 一 個 萬 字 夾 ， 然 後 再 用 卡 片 疊 起 一 幢 多 層 建 築 物 。 從 這 些 活 動 中 ，你 可 以 了 解 學 生 以 前 掌 握 的 能 量 知 識 。香 港 科 學 科 （ 中 一 至 中

2、 三 ） 課 程 綱要 的 課 題 研 究第 4 單 元 能 量 之 單 元 目 標所 有 學 生 應 能 ：1. 分 辨 不 同 形 式 的 能 量2. 指 出 在 個 別 的 能 量 轉 換 過 程 中 ，最 初 和 最 終 的 能 量 形 式3. 認 識 一 些 常 見 的 能 量 轉 換 器第 4 單 元 能 量 課 題4.2 能 量 轉 換教 學 摘 要甲 部 介 紹 能 量 、 能 量 轉 移 及 能源 鏈1. 提 出 能 量 的 操 作 定 義 。2. 利 用 萬 字 夾 帶 出 能 量 轉 移 的 概念 。3. 介 紹 能 源 鏈 。乙 部 勢 能 及 動 能 卡 片 屋 遊

3、戲4. 介 紹 並 解 釋 卡 片 屋 遊戲 規 則 。5. 進 行 卡 片 屋 遊 戲 、 記 錄資 料 ， 並 訂 立 能 量 的 操 作 定 義 。6. 討 論 卡 片 屋 遊 戲 ， 以 及有 關 之 勢 能 與 動 能 。可持續發展，由我們開始可持續能源課程單元 1 簡介能量2/6 頁材 料安 全採 取 一 般 課 室 安 全 措 施 。 提 醒 學 生萬 字 夾 只 可 觸 碰 自 己 的 嘴 唇 ， 小心 別 戳 進 眼 睛 。教 學 準 備 卡 片 屋 遊 戲 必 須 在 平 坦 的 表面 上 進 行 。 假 如 是 首 次 進 行 此 活 動 ，則 必 須 事 先 為 卡 片

4、 寫 上 編 號 ， 藉 以限 制 學 生 用 來 堆 砌 每 個 樓 層 的 卡 片數 量 。 請 用 箱 頭 筆 寫 上 編 號 。另 外 ， 也 可 用 不 同 顏 色 的 卡 片 來 區分 每 一 個 樓 層 。 請 將 每 組 80塊 卡 片 標 誌 如 下 ：19 塊 普 通 及 6 塊 對 摺 卡 片 ： 117 塊 普 通 及 3 塊 對 摺 卡 片 ： 214 塊 普 通 及 1 塊 對 摺 卡 片 ： 310 塊 普 通 卡 片 ： 410 塊 普 通 卡 片 ： 5注 意 ： 為 提 升 效 率 ， 可 請 一 位 學 生或 實 驗 室 技 術 員 代 為 寫 上 編 號

5、 。教 學 建 議甲 部 介 紹 能 量 、 能 量 轉 移 及 能 源 鏈1. 提 出 能 量 的 操 作 定 義在 討 論 前 把 能 量 一 詞 寫 在 黑 板 上 ， 然 後 要 求 每 位 學 生 在 科 學 筆記 本 寫 上 一 至 兩 句 句 子 ， 以 描 述 能 量 對 他 們 的 意 義 。 鼓 勵 學 生 在 小 組中 討 論 各 人 寫 下 的 句 子 ， 然 後 再 作 出 小 組 摘 要 。 要 求 各 組 報 告 他 們 的摘 要 ， 同 時 與 學 生 討 論 能 量 對 他 們 的 意 義 。 開 始 時 ， 你 可 以 問 學 生 ： 假 如 沒 有 能 量

6、 ， 那 日 子 會 變 成 怎 樣 ？ 。 使 用 他 們 的 回 應 帶出 假 如 沒 有 能 量 ， 我 們 （ 以 及 所 有 生 命 ） 便 不 能 生 存 的概 念 。 和 學 生 一 起 發 掘 能 量 一 詞 的 含 義 ， 並 列 出 能 量 的 各 種用 途 。 學 生 可 能 會 把 能 量 形 容 為 能 把 事 情 做 妥 。 這 時 候 ，無 需 提 出 能 量 的 傳 統 定 義 ， 即 物 體 作 功 的 能 力 ， 除 非 有 學生 提 出 此 定 義 ， 而 學 生 也 應 該 熟 悉 功 的 科 學 定 義 。 與 學 生甲 部向 每 位 學 生 派 發2

7、 個 2”萬 字 夾乙 部向 每 組 學 生 派 發80 塊 建 築 卡 片 (3”x5”指 示 卡 片 )1 個 發 泡 膠 杯可持續發展，由我們開始可持續能源課程單元 1 簡介能量3/6 頁一 起 訂 立 能 量 的 操 作 定 義 ， 例 如 一 些 我 們 用 來 移 動 物 件 或 能使 物 質 甚 至 本 身 轉 變 的 東 西 。 要 求 學 生 把 這 操 作 定 義 應 用 到 他們 舉 出 的 例 子 上 ， 藉 以 示 範 如 何 把 這 些 例 子 都 納 入 操 作 定 義 之 下 。 學生 對 能 量 的 認 識 以 及 為 能 量 下 定 義 的 能 力 ， 會

8、隨 著 這 項 活 動 和 課 程 的其 他 單 元 不 斷 加 強 。 在 討 論 之 中 ， 強 調 我 們 天 天 需 要 作 出 有關 能 量 的 決 定 ， 並 帶 出 以 下 概 念 ： 能 量 供 應 有 限 ； 能 量 耗 用 金 錢 ； 能量 用 途 很 多 ； 能 量 有 很 多 形 式 。 本 可 持 續 能 源 課 程 將 進 一 步 探 討 上 述概 念 ， 以 及 有 關 能 量 轉 移 、 能 源 保 護 及 能 源 效 益 、 可 再 生 及 不 可 再 生能 源 ， 以 及 能 源 決 定 所 涉 及 的 取 捨 問 題 （ 特 別 是 有 關 用 電 的 取

9、 捨 問 題 ）等 概 念 。2. 利 用 萬 字 夾 帶 出 能 量 轉 移 的 概 念向 每 位 學 生 派 發 一 個 （ 2 吋 鋼 製 ） 萬 字 夾 ， 要 求 他 們 按 以 下1.1 圖 示 把 萬 字 夾 打 開 。圖 示 1.1要 求 學 生 用 上 唇 觸 碰 夾 的 A 點 ， 並 記 下 他 們 的 感 覺 ， 再 叫 他 們 以A 點 為 中 心 把 夾 子 反 覆 前 後 抝 折 10 次 ， 然 後 立 刻 再 用 上 唇 觸 碰A 點 。 學 生 在 筆 記 本 記 下 每 次 的 感 覺 。 與 學 生 討 論 為 甚 麼 萬 字 夾 會 變熱 ， 結 論

10、應 該 是 他 們 把 自 己 身 體 的 能 量 轉 移 到 夾 上 。 說 明 這 是 能 量 轉移 的 一 個 例 子 。 在 這 項 活 動 中 ， 學 生 手 部 的 活 動 正 是 能 量 的 源 頭 ， 能量 先 轉 移 到 萬 字 夾 上 ， 再 透 過 傳 導 轉 移 到 接 收 體 ， 即 學 生 的 上 唇 。要 求 學 生 提 出 其 他 能 量 轉 移 的 例 子 ， 並 說 明 每 個 例 子 的 能 量 源 頭 、 轉移 方 法 ， 以 及 能 量 的 接 收 體 。 在 萬 字 夾 活 動 之 中 ， 能 量 源 頭 是 學 生 本身 、 抝 折 萬 字 夾 是

11、 能 量 轉 移 方 式 ， 而 上 唇 就 是 能 量 接 收 體 。3. 介 紹 能 源 鏈向 學 生 解 釋 ， 當 他 們 為 上 述 例 子 描 繪 出 從 能 量 源 頭 到 能 量 接 收 體 的 所有 能 量 變 化 之 時 ， 便 已 建 立 了 一 個 能 源 鏈 。 舉 例 說 ， 學 生 進 食 後 ， 食物 變 成 能 量 ， 然 後 用 力 （ 能 量 ） 抝 折 萬 字 夾 ， 使 能 量 轉 移 到 夾 上 ， 而變 熱 的 萬 字 夾 再 將 能 量 轉 移 到 學 生 的 上 唇 。 我 們 可 透 過 下 圖 1.2 來 顯示 這 過 程 。 在 黑 板

12、繪 上 此 圖 例 ， 並 向 學 生 介 紹 能 源 鏈 的 編 寫 過 程 。A A可持續發展，由我們開始可持續能源課程單元 1 簡介能量4/6 頁肌 肉 萬 字 夾 上 唇 圖 示 1.2要 求 每 位 學 生 就 一 人 將 球 拋 出 ， 另 一 人 接 球 這 過 程 編 寫能 源 鏈 ， 然 後 讓 他 們 在 組 內 互 相 研 究 大 家 的 能 源 鏈 ， 並 解 答 所 有 問 題 。乙 部 勢 能 及 動 能 卡 片 屋 遊 戲4. 介 紹 並 解 釋 卡 片 屋 遊 戲 規 則向 學 生 說 明 ， 他 們 將 利 用 3x5 吋 指 示 卡 片 ， 分 組 砌 出

13、一 幢 樓 高 最多 5 層 的 房 子 。 透 過 簡 單 的 示 範 來 說 明 你 的 意 思 （ 如 下 圖 所 示 ） 。 鼓勵 學 生 構 思 其 他 的 建 屋 方 法 ， 只 要 遵 守 學 生 習 作 紙 訂 下 的 規 定 便 可 。學 能 建 議 ： 教 師 可 事 先 複 印 及 /或 重 溫 刊 於 教 師 手 冊 第43-44 頁 的 小 組 互 動 ： 學 生 指 引 環 節 ， 然 後 才 開 始 遊 戲 。圖 示 1.3 卡 片 屋 的 其 中 一 種 外 貌利 用 你 的 示 範 房 子 及 刊 於 學 生 指 引 的 卡 片 屋 遊 戲 步 驟 來 介紹

14、遊 戲 方 法 ， 並 界 定 何 謂 卡 片 屋 的 一 個 樓 層 （ 直 立 的 牆 壁和 它 們 上 面 橫 放 的 卡 片 合 計 為 一 個 樓 層 ） 。 向 每 組 派 發 80塊 卡 片 和 1 個 發 泡 膠 杯 。派 發 卡 片 時 ， 告 訴 每 組 同 學 他 們 有 大 約 10 分 鐘 來 討 論 學 生 指 引所 提 出 的 問 題 ， 而 每 位 組 員 都 有 時 間 嘗 試 不 同 的 建 造 方 法 。5. 進 行 卡 片 屋 遊 戲 、 記 錄 資 料 ， 並 為 能 量 訂 立 操 作 定 義經 過 10 分 鐘 的 預 習 之 後 ， 要 求 每

15、組 把 卡 片 按 編 號 分 成 數 疊 。 提 醒 學生 每 組 只 有 10 分 鐘 時 間 合 力 堆 砌 一 間 卡 片 屋 ， 並 須 遵 守 所 有 規 則 。正 式 開 始 遊 戲 之 後 ， 按 分 鐘 宣 讀 所 餘 下 的 時 間 。 10 分 鐘 後 ，停 止 所 有 建 屋 動 作 ， 並 要 求 每 組 把 發 泡 膠 杯 放 在 屋 頂 上 。 計可持續發展，由我們開始可持續能源課程單元 1 簡介能量5/6 頁算 杯 子 留 在 屋 頂 上 的 時 間 ， 必 須 夠 1 分 鐘 才 算 成 功 。 然 後 在 黑 板或 圖 表 紙 記 下 每 組 成 功 建 起

16、 的 層 數 。 與 學 生 討 論 以 下 事 實 ： 提 起 卡 片並 將 其 放 在 卡 片 屋 的 樓 層 上 需 要 能 量 （ 雖 然 不 多 ） ， 而 當 卡 片 成 為 樓層 的 一 部 分 時 ， 即 表 示 卡 片 儲 存 了 能 量 。 若 卡 片 屋 倒 下 ， 此 能 量 便 會釋 放 出 來 。 層 數 愈 高 ， 卡 片 所 儲 存 的 能 量 也 愈 多 。 摺 曲 卡 片 會 增 加 所儲 存 的 能 量 ， 所 以 能 量 值 須 雙 倍 計 算 。 另 外 ， 向 學 生 解 釋 在 本 活 動 中 ，我 們 只 考 慮 卡 片 因 被 提 升 至 所

17、屬 樓 層 而 儲 存 的 能 量 ， 例 如 3樓 的 卡 片 比 1 樓 的 儲 存 多 3 倍 能 量 。然 後 ， 要 求 每 組 從 第 一 層 抽 走 卡 片 ， 看 看 每 組 能 抽 走 多 少 卡 片 ， 直 至卡 片 屋 塌 下 並 釋 放 其 儲 能 為 止 。 要 求 每 組 按 照 計 算 總 能 量 的 指 示 ， 在 學 生 指 引 上 計 算 出 其 卡 片 屋 所 儲 存 的 能 量 。 當 每 組 計 算 了其 卡 片 屋 儲 存 的 總 能 量 後 ， 你 可 使 用 之 前 繪 製 的 圖 表 ， 在 每 組 成 功 堆砌 的 樓 層 數 目 旁 邊 寫

18、 下 其 儲 存 的 總 能 量 。6. 討 論 卡 片 屋 遊 戲 ， 以 及 有 關 之 勢 能 與 動 能選 出 能 夠 以 最 少 儲 能 築 起 最 高 層 數 的 組 別 為 優 勝 者 ， 然 後 要 求 學 生 完成 第 7 題 問 題 ： 描 繪 勝 出 的 卡 片 屋 ， 並 與 組 員 討 論 為 何 這 是 一 個成 功 的 設 計 。 讓 學 生 討 論 為 何 各 種 建 屋 方 法 的 成 功 程 度 各 有 不 同 。然 後 ， 要 求 學 生 討 論 在 現 實 生 活 中 興 建 一 幢 多 層 大 廈 所 需 的 能 量 ， 以及 由 此 而 產 生 的

19、儲 能 。當 學 生 指 出 興 建 大 廈 所 涉 及 的 能 量 轉 移 時 ， 你 應 提 及 建 築 商 如 何 應 用運 動 能 量 （ 例 如 挖 掘 、 提 吊 等 ） 興 建 大 廈 。 大 廈 本 身 是 能 量 接 收 體 ，並 儲 有 大 量 能 量 。 我 們 將 這 種 儲 存 能 量 稱 為 勢 能 。 我 們 並 不 希 望 這 些勢 能 轉 變 為 運 動 能 量 （ 或 動 能 ） ， 但 假 如 不 幸 發 生 天 災 （ 例 如 地 震 等 ）並 導 致 大 廈 倒 塌 ， 勢 能 便 會 轉 換 為 動 能 。 以 學 生 熟 悉 的 例 子 鼓 勵 他

20、 們討 論 勢 能 與 動 能 。 例 如 ， 在 山 頂 的 滑 雪 者 便 擁 有 勢 能 ， 而 當 他 滑 下 山坡 時 ， 這 勢 能 便 會 轉 換 為 動 能 。 一 條 被 壓 縮 或 拉 長 的 彈 弓 同 樣 具 有 勢能 ， 當 彈 弓 鬆 開 ， 其 勢 能 便 轉 換 為 動 能 。總 結 以 上 討 論 ， 強 調 位 能 或 儲 能 （ 勢 能 ） 與 運 動 能 量 （ 動 能 ） 的 分 別 。勢 能 或 儲 能 往 往 被 稱 為 位 能 ， 因 為 所 儲 存 的 能 量 乃 取 決 於 物 件 或 粒 子的 位 置 。 例 如 ， 堤 壩 內 的 水 所 儲 存 的 勢 能 ， 在 某 程 度 上 乃 取 決 於 該 堤壩 的 高 度 。 卡 片 所 儲 存 的 勢 能 乃 取 決 於 該 卡 片 所 在 的 層 數 。如 你 認 為 部 分 或 全 部 學 生 需 要 更 清 晰 的 學 生 指 引 來 進 行 研 究 ，請 參 閱 附 錄 中 的 學 生 工 作 紙 。可持續發展，由我們開始可持續能源課程單元 1 簡介能量6/6 頁事 後 清 理請 每 組 同 學 按 號 碼 疊 好 卡 片 ， 再 用 橡 筋 圈 紮 好 存 放 。 將 扭 曲 的 萬 字 夾 丟 棄 。