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| 摘要： |
| 學生藉由簡單的實驗與活動了解不同型態的能量轉換過程。 |
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| 年級程度： |
| 五年級∼八年級 |
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| 領域： |
| 自然科學 |
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| 場地： |
| 教室 |
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| 時間： |
準備時間：90分鐘
活動時間：三堂50分鐘的課程 |
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| 關鍵字彙： |
| 化學位能、彈性位能、電磁能、能量轉換、摩擦力、重力位能、動能、機械能、位能、聲能、熱能 |
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| 主要概念領域： |
．能量的定義
．關於能量的自然法則
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| 準備工作： |
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在教室中的不同角落設立數個實驗站﹝合併起幾張桌子或是劃定一個範圍﹞，並在每個實驗站放置一張 站卡及卡上所列出的各項活動備品。
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| 學習目標 |
．能夠舉出能量轉換的範例
．能夠解釋能量轉換過程中同時產生熱能
基本原理：
經由了解能量轉換的過程，可以幫助學生體會人們在日常生活中必需仰賴能量才能進行許多事。 |
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| 準備教材 |
•小皮球一顆
•手電筒一支
•橡皮筋一條
•計時器或馬錶（選用）
•每個實驗站一份 站卡
•每個實驗站所需要的物品都列在 站卡上 ，這些物品的準備與特殊考量可以在卡片的下方找到，某些物品可以使用功能相近或類似的物品代替。
• 總結問題 影本
• 索引卡片（選用）
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| 背景說明 |
大部分的人不會特別注意到能量在日常生活中的重要性，但能量其實存在生活中的許多面向裡。我們之所以常把能量當成理所當然的存在，是因為它常常以不同的形式出現，或由某種形式轉換成另一種。當這樣的情形發生，我們稱為「能量轉換」。各種不同的能量轉換範例可以在 站卡 中找到。
在轉換的過程中，能量會在位能與動能的形式間變換。位能指的是物體或物質因其所在的位置或其內部的組成方式而累積的能量；動能指的是運動中物體所具有的能量，例如操作發條玩具時，旋轉發條的動作本身即為動能，動能則在玩具內部的彈簧裝置中轉換為彈性位能，而在彈簧鬆開的瞬間，彈性位能立刻被轉換回動能使玩具活動起來。
在所有的能量轉換過程中，有效輸出的能量永遠比輸入的少，這是因為輸入的能量中，有些會被運用在實際目的上，有些則會轉換為熱能（並釋放到周圍的環境中）。例如：食物中的化學能會藉由一種類似燃燒的呼吸作用被轉換為機械能（當我們使用身上的肌肉活動時），在分解食物分子時需要消耗能量，在這個過程中也同時產生了熱能。試著感覺自己的手臂，這種溫暖的感覺是由細胞中進行的呼吸作用所產生的熱能而來。假設我們正使用從食物中所得到的能量來操作一把剪刀，這個動作所消耗的能量中同樣會有一部份被轉換為熱能。剪刀的兩片刀鋒彼此交錯滑動剪紙時，摩擦力就產生了。摩擦力指的是某物體或物質進行滑動、摩擦、滾動等動作時所產生的反作用力，它會消耗掉比原本預計更多的能量，並將這些能量轉換為熱能逸散到周圍環境中。
生活中的每個角落裡都有能量轉換的過程發生，當能量被轉換時，熱量也同時在我們身邊（或是身體裡面）生成。這些過程都使得我們生存的地球如此多樣而美好，永遠充滿了有趣的事物與變化。 |
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| 教學流程 |
引起動機：
向學生們示範下列動作：將小皮球向下丟，打開手電筒，將手臂彎曲，或用力扭轉橡皮筋後鬆手讓它彈開；請學生們回答上述的動作有什麼共同點，並向他們解釋這些動作都表現出了能量由一種形式變化成另一種的轉換過程。帶領學生複習能量的形式與定義。
本課程中探討的能量形式包括下列幾種：
．化學能
．彈性能
．電磁能
．光能
．熱能
．機械能（運動）
．聲能
進行步驟：
☉註：下列活動將帶領學生以分組跑台的方式了解多種不同形式的能量轉換，請每組同學依同方向繞行教室以體驗每個實驗站所設計的活動。另一種進行方式可以逐一在學生面前示範各種能量轉換的實驗，在大家分組討論並對該種能量轉換深入了解後，再進行下一個實驗。
1. 告知同學本課程的目的是要讓他們親自操作能量轉換實驗，並從中得到經驗。向學生展示設置在教室中的各個實驗站，告訴學生每組可在各實驗站停留五分鐘，活動內容包括：
．閱讀關於該實驗站的 站卡 ，了解實驗內容與操作指示；
．就卡上所指示的方式操作實驗；
．閱讀並就 總結問題 上的題目進行討論，並將討論結論紀錄下來（試著在小組間達成共識後再寫下答案）
2.請學生分組，每組 3 – 4人，並發給每組一張 總結問題 。組裡的每個成員可以在實驗中扮演不同的角色。例如：一位同學可以擔任閱讀者及指揮者，確認每個組員都清楚了解實驗的操作方式，並帶領大家進行討論；另一位同學則負責實際操作實驗；再另一位同學則可擔任紀錄的角色，負責紀錄實驗結果，將 總結問題 的討論結果填寫上去。學生可以在不同的實驗站擔任不同的角色。
3.將每組學生分派到不同的實驗站並宣佈活動開始。提醒每組可在每個實驗站停留五分鐘，之後再移動至下個實驗站。
4.每一組都完成所有實驗並填寫完 總結問題 後，集中學生進行課堂討論，學生在討論時可能會出現結果差距很大的答案。親自到每個實驗站示範，並與學生討論該站的實驗內容與能量轉換的形式，帶領全班獲得一個共同認可的結論。在投影紙上將這些能量轉換形式製成圖表，並用投影機投射在大螢幕上（請參考 站卡 上提供的資訊）。除非學生自動提起，這時候還不要指出能量轉換中有熱能的生成。
5.詢問學生在活動進行中，是否有哪個實驗站發生了一種形式以上的能量轉換。事實上，只要有使用電池的實驗站就有一種形式以上的能量轉換發生。電池將化學能轉換成電能，這些電能又再視情況被用來發出聲音、動作或產生熱能。
6.問問學生是否有人注意到有其他形式的能源在實驗過程中同時生成。請一位學生觸摸一台已經開機一段時間的收音機，他應該要注意到機器本身的溫度已經提高了一些。這樣的溫度改變說明了在能量轉換的同時也產生了熱能。
7.請學生舉出其他熱能產生的例子，說明當能量由某種形式轉換為另一種的過程中，會附帶產生熱能，某些情況較明顯，某些情況則否。就「能量轉換附帶生成熱能」這個事實，重新修改在 步驟5. 時所整理出的圖表。
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| 結語： |
請學生們就「能量轉換」這個名詞下定義，並進行下列的活動：
．在學校或家中找出至少五項能進行能量轉換的物品
．列出這些物品所使用的能量形式
．指出這些物品中，經過能量轉換過程後所呈現出的能量形式
．注意這些物品的類型
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