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| 摘要： |
| 透過簡單的實驗操作， 讓學生探索熱能與熱的特性。 |
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| 年級程度： |
| 幼稚園~四年級 |
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| 領域： |
| 科學 |
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| 場地： |
| 教室 |
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| 時間： |
準備時間：30分鐘
活動時間：兩堂50分鐘的課程 |
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| 關鍵字彙： |
| 傳導、對流、熱、分子、輻射、熱能 |
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| 主要概念領域： |
•能量的定義
•能量的自然法則
•無生物界的能量流 |
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| 準備工作： |
| 警告：本活動需要使用熱源及熱水。請使用可保溫的熱源（如：熱水壺）
， 但不要使用沸水。提醒學生在熱源附近活動時提高警覺，小心勿打翻熱水。可使用水龍頭的熱水，但是效果可能略差一些。 |
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| 學習目標 |
•能夠定義熱能與熱
•能夠說明熱的傳導與對流
基本原理：
對熱與熱能的認識，能夠幫助學生瞭解能量是如何存在生活環境中。本活動中所使用的研究方法，能夠引導學生進行抽象思考並增進推理能力。
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| 準備教材 |
•10個壹圓硬幣，每個硬幣的鑄造年份必須不同
•一個容器（例如：玻璃罐）
•熱水及冰水
•熱源（例如：熱水壺）；或參考準備工作的建議
•其他材料請參考學生手冊熱的探索 |
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| 背景說明 |
冬天時在暖爐旁邊的感覺很舒服。不過，要是汽車的暖氣故障就很令人沮喪了。餓的時候，來個現烤雞
排，那真是莫大幸福。這幾件事有一個共同點，那就是熱。熱對我們的生活來說有著極大的影響力。它會影響人的心情，讓我們健康飽足。在消耗能量的時候，物體會發熱。如果要判斷電視是不是開過，只要摸摸看電視有沒有在發熱就知道了。我們爬樓梯的時候會感覺全身發熱，這是因為身體正在燃燒食物的能量。
到底什麼是熱？熱是一種能量的轉移或流動，從高溫的物體傳遞到低溫的物體。當你感覺某物體有熱度， 那表示熱正由該物體傳向你，也就是該物體具有熱能
（關於物體內的移動分子所具有的能量，請見測量溫度單元裡的「溫度、熱能與熱」）。
熱能轉移的方式有三種：傳導、對流與輻射。
傳導是指熱能由一分子轉移到另一分子。熱傳導發生在分子相互撞擊之時。有點類似彈珠遊戲，移動中的鋼珠A撞擊到鋼珠B，使得鋼珠B移動。傳導發生在固體、液體與氣體之間，但是分子結構愈簡單、排列愈緊密的物質，傳導速度愈快。
對流是指流體物質（例如：液體或氣體）的傳熱方式。液體或氣體在移動的過程中會攜帶熱。被加熱的液體或氣體的移動就叫做流。
熱從太陽到達地球的過程就叫做輻射。輻射與傳導、對流不同的是，熱能不由個別分子轉移到另一分子，而是透過紅外線（一種不可見光）放射出能量，撞擊其他物質，使物質的分子產生快速震動。除了太陽之外，燈泡、熨斗、烤麵包機也都會產生輻射熱。換句話說，當我們感覺這些物體發熱時，並不是感覺到紅外線，而是因為周圍的空氣分子藉由輻射而獲得能量（請見延伸活動。）
你看不到熱，但是你可以找到熱存在的證據。你可能在使用電暖氣的時候看到空氣微微發光（對流），或者把手放在熱湯鍋裡的大湯匙上（傳導），甚至在陽光下感覺自己的皮膚上產生的熱度（輻射）。如果你想知道更多熱存在的證據，不妨摸摸自己的手臂，你的身體一天24小時都在發熱！ |
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| 教學流程 |
引起動機：
找出10個硬幣放入容器中。請學生A挑一枚十元的硬幣，持續緊握在手中幾分鐘。告訴全班你可以找出學生A挑出的那枚硬幣。接著請學生A將他手中的硬幣放回容器中，與其他硬幣混合。挑選出最熱的那枚硬幣，應該就是學生A挑的那枚。問問學生是否有學生知道你是如何挑選出正確的硬幣。引導學生了解那是因為硬幣是被學生A的體溫加熱的。
進行步驟：
1.問學生他們要如何知道某物體具有熱能。可以進行本單元最後的移動的分子活動，讓學生了解熱能是如何儲存在物體中，使得物體摸起來有熱度。視學生程度向他們解釋熱是一種能量的流動，從高溫物體傳遞到低溫物體，有時候空氣也會產生熱的流動。像我們的身體就會不斷地將熱能傳到周圍的空氣中。
2.告訴全班，請他們想像自己是科學家，要對熱的特性進行研究。跟學生一起討論科學家如何進行觀察，並解釋（有時候是推測）各種現象發生的原因。再把討論回溯到之前猜硬幣的「魔術」。問問學生他們觀察到什麼，回顧一下他們之前所做的猜測和解釋。他們要怎麼做才能找出正確答案？他們可能會馬上問你，或者說不定有些人已經知道答案了。
3.讓學生進行熱的探索活動。你可以讓全班一起研究，再討論結果。不妨在教室四週設關卡，讓年紀比較大的學生當關主，再讓其他學生獨立完成研究。不論是由你示範或讓學生自己做，盡量鼓勵學生分組進行，讓他們討論自己找到的答案
4.告訴全班稍後你會抽幾個學生解釋研究過程。他們必須仔細思考他們得到的答案，然後跟同學討論自己的想法。如果他們已經做過移動的分子活動，他們可以利用這項活動經驗，解釋熱能在研究過程中是如何流動（或轉換）。 |
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| 結語： |
| 讓學生分享彼此的研究結果，並討論他們的答案是怎樣發展出來的。如果有學生因為想不出答案而沮喪，可以提醒學生，科學家有時候也不知道答案，通常要經過多年研究，才能找到合理的解釋。因為科學家已經找到熱的傳遞方式，學生只要查閱書籍或是問其他人就可以得到正確答案。不妨再複習一下傳導和對流的定義。如果學生已經做過移動的分子活動，要求他們修正之前模擬的狀況，畫出每一種熱的傳遞方式。 |
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| 評量 |
形成性：
•學生在研究過程中的觀察與操作夠不夠仔細？
•學生的解釋是否詳盡？他們是否認真與其他同學討論自己的答案？
•學生是否能夠定義熱能、對流和傳導？
總結性：
先以瓦斯爐上的一壺開水向學生說明熱的傳導與對流，再請學生利用繪圖來表示，並以箭頭標示出每一種熱能的形式。比方說，如果他們要呈現對流，可以用螺旋狀的箭頭來表示流動的概念（水沸騰的時候，對流會出現在水中和水壺周圍的空氣中）。傳導可以用短箭頭來表示（電熱線圈加熱後，電爐將熱傳導給水壺，再由水壺傳導給水）。註：如果學生已經學過輻射的概念，不妨讓他們也將輻射的形式標示出來。 |
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| 延伸活動 |
較高年級的學生，可以讓他們去探索輻射的概念。熱從太陽到達地球的過程就叫做輻射。輻射與傳導、對流不同的是，熱能不由個別分子轉移到另一分子，而是透過紅外線（一種不可見光）放射出能量，撞擊其他物質，使物質的分子產生快速震動。輻射熱能的吸收效果以深色物質較佳，而淺色物質會反射紅外線，吸收效果較差，尤其表面是白色或是會發亮的物質，更容易有反射的現象。在日常生活中，透過輻射的方式傳遞熱能（有的會放射紅外線）的物體，像是熨斗、微波爐、火焰和燈泡，這些都是學生常有機會接觸到的。幫助學生瞭解，他們最常感受到的熱能傳遞方式是對流，因為空氣分子是無所不在的（輻射熱能會轉移到空氣分子中）。
要偵測輻射熱能，最理想的工具是輻射計，可在科學儀器行買到。輻射計的外型像是個燈泡，但是內部有一個小風車（見下圖），小風車的每個金屬葉片上，有一面塗有淺色物質，用來反光，另一面塗有深色物質，用來吸收光線。若用手電筒照射輻射計，小風車會轉動；若改用吹風機，小風車就轉不太動。
學生可以針對顏色不同的物體，比較其吸收輻射線的多寡。比方說，將冰塊裝在塑膠袋內，再將塑膠袋包上不同顏色的美工紙，放在太陽下試驗，看哪一袋溶化的最快。 |
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移動的分子 |
| 向學生說明，各種物質（包括空氣）都是由極為細小的顆粒所組成，這種顆粒就叫做分子，光憑肉眼是看不見的，必須使用高倍數的顯微鏡。這些分子其實一直都處在移動的狀態。假設現在有一壺沸騰的開水與一壺冷水，學生要如何去想像這兩者的分子移動狀態？下列為分子移動的模擬：首先，請學生一起站在教室的一角，雙腳原地不動，但身體可以前後左右擺蕩。這就是低溫物體的分子移動狀態（分子有在移動，這表示它們具有能量，不過並不多）。接下來，學生可以四處走動，這就是具有較多熱能的分子移動方式。請注意學生是否有足夠的活動空間。 |
