國中自然與生活科技翰林版第一章 : 實驗與科學概念班級 : 座號 : 姓名 : 3. 離開實驗室前, 應做好的工作 : (1) 廢棄物分類集中 (2) 清理桌面及水槽中的雜物 (3) 清理玻璃器皿 (4) 整理桌面, 並將儀器放置整齊 (5) 打掃地面 4. 常使用的實驗器材 : 滴管量筒試管燒杯蒸

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1 國中自然與生活科技翰林版 第一章 : 實驗與科學概念 班級 : 座號 : 姓名 : 1-1 進入實驗室 一 自然科學 : 生物 物理 化學 地球科學 1. 什麼是理化 : 理化可細分為 一門研究物質與能量的科學可細分成物理與化學 物理 : 研究自然界中時間 運動 能量 聲 光 熱 電等的科學 化學 : 研究物質的結構 組成 性質及變化的科學 2. 研究自然科學的方法 : 觀察假設實驗科學家經由觀察 假設與實驗而解開了許多自然界的奧秘, 並且改善了人類的生活 二 實驗設計 : ( 一 ) 變因 : 一個現象的背後, 必定有許多影響他的因素, 這些因素我們稱為變因 為了釐清各項變因對現象的影響, 因此我們在實驗上必須做一些設計 1. 控制變因 : 固定不變的因素 2. 操作變因 : 人為操作下改變的變因 3. 應變變因 : 因操作變因改變, 應該發生變化的變因 ( 二 ) 實驗組 對照組 : 為了比較某項變因 ( 操作變因 ) 的改變對現象 ( 應變變因 ) 造成的影響, 因此實驗時會針對操作變因的改變, 同時施做兩組實驗做比較 例 : 想探討學童喝牛奶對身高發展的影響, 相同條件 ( 控制變因 : 都是男生 都是 12 歲, 都是籃球隊, 每天吃的三餐都相同 ) 的學童,A 組每日喝牛奶兩瓶,B 組不喝牛奶, 經過一年後觀察身高的變化 1. 控制變因 : 都是男生 都是 12 歲, 都是籃球隊, 每天吃的三餐都相同 2. 操作變因 : 學童喝牛奶 3. 應變變因 : 身高發展 4. 實驗組 :A 組 ; 對照組 :B 組 三 實驗室 : 1. 進入實驗室應做的事項 : 先把門窗打開 找到滅火器及沖洗裝置 仔細閱讀實驗室的安全手則 2. 實驗時應注意的危險事項 : (1) 不可用舌頭嘗試藥品 (2) 不可飲食 (3) 不可追逐 (4) 不可打開書本擋住燃燒中的酒精燈 (5) 不可把書本墊在酒精燈下 (6) 不可以螺絲起子玩弄插座 (7) 不可直接嗅聞藥品 (8) 加熱時, 不可將試管口對人 (9) 要配戴安全眼鏡 (10) 不可以濕手觸摸插座 (11) 如果不小心皮膚沾到酸或鹼, 應以大量清水沖洗, 並報告老師 稀釋硫酸時, 不可把水直接倒入硫酸之中, 以免酸液噴濺傷人, 並避免溫度太高而使燒杯爆破 應將硫酸徐徐倒入燒杯內, 並時時攪拌 溶解強酸 強鹼, 會放出大量的熱量, 需避免水溫過高而燙手 1

2 國中自然與生活科技翰林版第一章 : 實驗與科學概念班級 : 座號 : 姓名 : 3. 離開實驗室前, 應做好的工作 : (1) 廢棄物分類集中 (2) 清理桌面及水槽中的雜物 (3) 清理玻璃器皿 (4) 整理桌面, 並將儀器放置整齊 (5) 打掃地面 4. 常使用的實驗器材 : 滴管量筒試管燒杯蒸發皿玻璃棒薊頭漏斗 試管刷試管夾錶玻璃酒精燈洗滌瓶三腳架李必氏冷凝器 蒸餾瓶刮杓坩堝坩堝鉗過濾瓶陶瓷纖維網溫度計 漏斗 錐形瓶漏斗及漏斗架研缽 杵燒瓶 鐵架 (1) 酒精燈的使用要點 : (A) 酒精不可裝入太滿或太少, 大約 8 分滿 鐵圈 廣用夾 (B) 點火時宜用火柴, 不可用另一酒精燈的火焰接觸點燃 (C) 熄滅燈火時, 應用燈罩蓋滅, 不可用嘴吹熄 (D) 添加酒精或調整燈芯時, 應熄滅燈火再做 (E) 萬一不慎, 酒精溢出燈外燃燒時, 可用濕抹布蓋熄, 不可慌亂 (2) 溫度計 : (A) 不得拿來做玻璃棒用來攪拌溶液 (B) 不得拿來試驗火焰的溫度 (C) 注意溫度計的刻度範圍的使用, 例如 : 溫度計 ( 範圍 35 ~42 ), 不可用沸水消毒 (3) 陶瓷纖維網 : 加熱時使熱均勻分散, 而使加熱均勻, 以免燒杯或蒸發皿破裂 2

3 國中自然與生活科技翰林版第一章 : 實驗與科學概念班級 : 座號 : 姓名 : (4) 試管 : 試管加熱, 應使試管傾斜少許, 不可使試管口對著人 ; 試管內液體混合時, 需用軟木塞塞住管口在上下激烈振動 (5) 燒杯 : 加熱時, 燒杯應放在陶瓷纖維網上間接加熱 ; 倒出液體時, 應利用燒杯尖唇倒出液體, 並沿玻璃棒流下 (6) 蒸發皿 : 蒸發溶液時使用 ; 應放在陶瓷纖維網上間接加熱, 利用尖唇倒出液體, 並沿玻璃棒流下 (7) 量筒 : (A) 量取液體用 量取後, 用水清洗乾淨 (B) 不可做試管使用, 讓藥品在量筒內發生反應 (C) 不得對量筒加熱 (D) 量筒裝水時, 水面成凹面, 量測時視線應呈水平與刻度面垂直, 且測量水面最低點 若使量測水銀時, 水面成凸面, 量測水銀面中心最高點 3

4 國中自然與生活科技翰林版第一章 : 實驗與科學概念班級 : 座號 : 姓名 : 1-2 長度 體積的測量 一 簡單的量測 : 1. 量測的意義 : (1) 在實驗中, 將所觀察的結果加以數量化的程序 (2) 量測試利用工具, 以得到某一個量的科學活動 數人頭 蘋果個數不是測量 2. 一個完整的量測結果應包含數字部分和單位部分 (1) 數字部分 : 是由下列兩項所組成 (A) 準確值 : 一組準確測量的數字 ( 由量測工具的最小單位決定 ) (B) 估計值 : 一位估計的數字 ( 估計值的意義在適度地反應出量測的準確性 ) 公分 一組準確量測數字一位估計數字 ( 共 6 位 ) 估計值準確值最小單位 (0.01 公分 ) 例題 1: 小明使用普通的直尺 ( 最小刻度是 1 公分 ), 量出書桌的長度為 92.8cm, 則 : (1) 小明量出的長度只能準確顯示到公分單位 (2) 準確數字是那幾位?92 (3) 那一個數字是估計所得?8 例題 2: 小民 大為兩人量測課本的邊長, 小民量到的長度為 公厘, 而大為量到的長度為 公分, 他們所使用的直尺最小單位刻度為公厘, 其準確值為 250 公厘, 小民的估計值為 0.5 公厘, 大為的估計值為 0.2 公厘, 兩者量測結果正確 例題 3: 阿琦用一把尺量一隻蟑螂, 測量的結果為 5.62 cm的超級大蟑螂, 請問估計值是哪個數字 2 又這把尺的最小刻度為公厘 (2) 單位部分 : (A) 長度單位 :1 公里 (km)=1000 公尺 (m)= 公分 (cm) 1 公尺 (m)=100 公分 (cm)=1000 公厘 (mm) 1 公分 (cm)=10 公厘公里 (km) 公尺 (m) 公分 (cm) 公釐 (mm) 微米 (μm) 奈米 (nm) 10 3 m 1m 10-2 m 10-3 m 10-6 m 10-9 m (B) 體積單位 :1 公升 ( L )=1000 毫升 (ml 或 c.c )=1 立方公寸 1 毫升 (ml)=1 c.c.=1 立方公分 ( cm 3 )=1 公撮 (C) 質量單位 :1 公噸 ( t )=1000 公斤 (kg)= 公克 (g) 1 公斤 ( kg )=1000 公克 (g) 1 公克 ( g )=1000 毫克 (mg) (D) 時間單位 :1 小時 ( hr )=60 分 ( min )=3600 秒 (sec 或 s) M.K.S. 制中 : 長度是以 m, 質量是以 kg, 時間是以 s 表示 C.G.S. 制中 : 長度是以 cm, 質量是以 g, 時間是以 s 表示 量測多次再平均, 所得的結果比較準確 ( 需先刪去與其他測量相差太多的不合理數據 ) 4

5 國中自然與生活科技翰林版第一章 : 實驗與科學概念班級 : 座號 : 姓名 : 二 各種測量 ( 一 ) 時間的測量 1. 時間標準 : 由銫原子鐘為基準訂出 1 秒 2. 使用工具 : 有週期性變化特性 如 : 鐘 錶 沙漏 線香燃燒時間 日升月落 四季變化 單擺 等 3. 太陽日 : 太陽從最高點到下一次回到最高點的時間間隔 平均太陽日 : 一年太陽日的平均值 4. 單擺 : 擺動週期呈現週期性 (1) 變因 : 擺長 L 擺垂質量( 擺重 ) 擺角 擺動週期 (2) 例 : (A) 探討擺角對週期的影響 :A B (B) 探討擺垂質量對週期的影響 :A D (C) 探討擺長對週期的影響 :A C 擺長 (cm) 擺垂質量 (g) 擺角 ( 度 ) 擺動 10 次時間 ( 秒 ) A B C D (3) 單擺週期 : T= 2π L, 只受擺長影響 g ( 二 ) 長度的測量 1. 長度標準 :(1) 地球北極經巴黎到赤道弧長的千萬分之一, 為 1 公尺 (2) 一般公認的長度標準是以設在法國巴黎附近的國際度量衡局內的 鉑銥合金圓柱 在 0 時的長度為 1 公尺 2. 使用工具 : 直尺 3. 測量時, 使用直尺的刻度越小, 測量的結果越準確 ( 三 ) 體積的量測 1. 固體 :(1) 規則 : 利用幾何公式 (2) 不規則 : 排水法 物體體積 = 排開液體體積 2. 液體 : 使用量筒 量筒的截面積愈小, 體積差一點點時高度變化愈明顯, 故準確性較高 3. 氣體 : 氣體體積 = 容器容積 5

6 國中自然與生活科技翰林版第一章 : 實驗與科學概念班級 : 座號 : 姓名 : 1-3 質量的測量 一 質量的量測 : 1. 質量的意義 : 質量是物質的量, 兩個物體若含有同樣多的物質, 則稱為質量相等 2. 質量標準 : 國際公認的質量標準是以設在法國巴黎附近的國際度量衡局內的 鉑銥合金圓柱 為根據, 其質量定為 1 公斤 3. 量測工具 : 使用天平 (1) 天平的種類 傾斜與指針偏轉 (A) 上皿天平 ( 等臂天平 ) (B) 懸吊式等臂天平 (C) 三梁天平 (2) 使用步驟 : (A) 使用天平前都要先歸零 當天平的左邊下傾時, 校準螺絲應往右移 ; 右邊下傾時, 校準螺絲應往左移 (B) 習慣上將待測物放在天平左盤, 砝碼則放在右盤 有使用騎碼天平時, 待測物一定要放在左邊 (C) 待測物與砝碼要盡量放在秤盤的中央 (D) 取用砝碼時應使用鑷子, 因為手上有汗漬, 以手觸摸砝碼, 容易使它生鏽 (E) 砝碼應先放質量大的, 若太重, 在依序換成小的 ; 當兩邊接近時, 可以調整騎碼直到成水平為止 (F) 只要有萬有引力 ( 重力或重量 ) 的地方都可以使用天平測量質量 且各處測得的同一物體之質量都相等 失重則無法使用 (G) 在真空中, 因物體能受萬有引力作用, 故等臂天平仍可使用 (3) 計算公式 :M 左 =M 右 + 騎碼刻度 0.1g ( 五 ) 重量的量測 : 1. 重量的意義 : 重量就是物體所受萬有引力的大小 GMm 2. 量測工具 : 使用彈簧秤 萬有引力 : F= 2 r 3. 重量的特性 : 同一物體, 在不同的地點所受的萬有引力大小也會不同 (1)G: 萬有引力常數 (1) 兩極 > 赤道 (2)M m 兩物體的質量 (2) 平地 > 高山 (3)r: 兩物體間距 (3) 地球 > 月球 4. 質量與重量的比較 : (1) 同一物體, 質量在任何地點均相同, 即質量不會隨著地點改變 (2) 同一物體, 重量在任何地點不一定相同, 即重量會隨地點而改變 (3) 同一地點, 質量相同的物體, 其重量相同 ; 重量相同的物體質量也相同 例 :(1) 地球的引力是月球的 6 倍, 阿民在地球上測得的質量為 72 公斤, 則在地球上重量為 72 公斤重 ; 阿民在月球上測得的質量為 72 公斤, 在月球上的重量為 12 公斤重 (2) 同一物體在南 北極所測得的重量會大於在赤道上所測得的重量, 但其測得的質量皆相同 6

7 國中自然與生活科技翰林版第一章 : 實驗與科學概念班級 : 座號 : 姓名 : 1-4 密度 一 密度的意義 : 與的比值, 相當於 每單位體積所含的質量, 稱為密度 二 公式 : 若一物質的質量為 M 公克, 體積為 V 立方公分, 則物體密度 (D) 公式如下 : 1. 定義公式 : D( 密度 ) = M( 質量 ) V( 體積 ) 延伸公式 :(1) M ( 質量 ) = V( 體積 ) D( 密度 ) ; 2. 單位 : (2) M( 質量 ) V( 體積 ) = D( 密度 ) (1) 常用密度的單位 : ( ) 或 ( ) (2) 密度的單位換算 :1 g/cm 3 = g/ml= g/c.c. = kg/m 3 例 : 一塊木頭的質量 200 克 體積 40 立方公分, 則木塊密度是 例 : 鐵的密度為 7.8 g/cm 3, 則體積 10 立方公分的鐵塊質量為 例 : 鋁的密度為 2.7 g/cm 3, 則一塊重 54 克的鋁塊, 其體積為三 密度是物質的特性之一 : 1. 當和不變時, 同一種物質的密度都是 例 : 水在 1 大氣壓 4 時的密度為 2. 物質的種類不同, 則其密度也不相同, 故密度是物質的一種特性, 可利用密度判別物質的種類 例 : 今天有 A B C 三組物質, 其測量的體積與質量分別如下表, 請問哪兩組是相同物質? 質量 (g) 體積 (cm 3 ) A B C

8 國中自然與生活科技翰林版第一章 : 實驗與科學概念班級 : 座號 : 姓名 : 四 在定溫 定壓下, 質量 體積和密度的關係圖及其意義 ( 密度公式的分析 ) 1. 同一物質, 密度一定 : D V [ 例 ] 在 1 大氣壓 4 下, 體積 10mL 與體積 20mL 的水, 密度都 =1g/cm 3 2. 同一物質, 密度一定, 質量與體積成正比 : M [ 例 ] 金的密度 =19.36 g/cm 3, 今有兩塊金塊 A 體積 10cm 3 B 體積 D = M V 20cm 3, 請問 A B 質量的比為? 正比 V 3. 體積相同時, 不同兩種物質的密度與質量成正比正比 [ 例 ] 冰的密度 =0.9 g/cm 3, 鋁的密度 =2.7 g/cm 3, 今有兩塊體積都為 M 10 cm 3 的冰塊與鋁塊, 請問冰塊與鋁塊質量的比為? D = M V D D 4. 質量相同時, 不同兩種物質的密度與體積成反比 [ 例 ] 冰的密度 =0.9 g/cm 3, 鋁的密度 =2.7 g/cm 3, 今有兩塊質量都為 27g 的冰塊與鋁塊, 請問冰塊與鋁塊體積的比為? 反比 D M = DV M [ 例 ] 在 1 大氣壓 4 下, 質量 100g 與質量 200g 的水, 密度都 =1g/cm 3 [ 例 ] 冰的密度 =0.9 g/cm 3, 今有兩塊冰塊 A 質量 9g B 質量 18g, 請問 A B 體積的比為? [ 例 ]10mL 的水銀質量 13.6g, 則 50mL 的水銀質量為何? [ 例 ]78g 的鐵塊體積 10 cm 3, 則 156g 的鐵塊體積為何? V 8

9 國中自然與生活科技翰林版 第一章 : 實驗與科學概念 班級 : 座號 : 姓名 : 五 水的密度性質 : 1. 對一般的物質而言, 當溫度上升時, 體積會膨脹, 密度會變 ; (T,V,D ) 但當溫度下降時, 體積會收縮, 密度會變 (T,V,D ) 2.4 的水, 體積最小, 密度最大 ( 定義 4 的水密度為 ) (1) 溫度大於 4 : 熱漲冷縮 水與大部分的物質一樣, 隨著溫度上升, 體積膨脹, 密度變小 (4 :T,V,D ) (2) 溫度小於 4 : 冷漲熱縮 水反而隨著溫度下降, 體積膨脹, 密度變小 (4 :T,V,D ) (3) 湖水結冰是由開始結冰 ( 因為冰的密度水, 所以在水面, 湖面下保持在 4 左 右 ) 例 : 夏天的湖, 湖面水溫 湖底水溫 冬天結冰的湖, 湖面水溫 湖底水溫 M( 質量 ) 六 密度的測量 : D( 密度 ) = V( 體積 ) 1. 質量 : 利用 測量, 若含容器 ( 如量筒 ) 等質量記得要扣掉 2. 體積 :(1) 固體 : 規則 ( 簡單幾何形狀 )- 直接算 不規則 - 排水法 (2) 液體 : 利用 測量, 眼睛與液面水平讀取體積 (3) 氣體 : 求容器的 容積 -(A) 直接算 (B) 加入液體後, 求液體體積 排水法 : 物體沈入量筒後, 液體的體積變化量 = 物體體積 V= + ( 其中溢出液體的體積 = 溢出液體的質量 液體的密度 ) 固體密度的計算 : 質量 (1) 直接秤物體質量 M (2) 先秤 [ 液體 + 量筒 ] 質量 M 1, 投入固體後秤 [ 液體 + 量筒 + 物體 ] 質量 M 2, 物體質量 M=M 2 -M 1 體積 : 排水法 液體密度的計算 : 質量 : 先秤 [ 量筒 ] 質量 M 0, 加入液體後在秤 [ 液體 + 量筒 ] 質量 M 1, 液體質量 M=M 1 -M 0 體積 : 直接讀取量筒刻度 ( 眼睛與液面水平 ) 量筒總與質液體的量(g) 液量筒的質量液體體積 (cm 3 ) 液體體積 (cm 3 ) 體的質量(g) 9

10 國中自然與生活科技翰林版第一章 : 實驗與科學概念班級 : 座號 : 姓名 : 例 : 以懸吊式等臂天平測量一塊鐵塊的質量, 在右邊秤盤中共有 10g 砝碼 2 個 1g 砝碼 3 個, 騎碼指於刻度第四格, (1) 今將鐵塊投入一裝水的量筒中, 發現水面由刻度 5mL 上升至 8mL, 請問鐵塊密度? (2) 今將鐵塊投入一裝滿酒精的燒杯中, 發現溢出的酒精有 2.4g, 請問鐵塊密度? ( 酒精密度 =0.8g/cm 3 ) 例 : 今做一液體密度測量實驗, 結果如下, 請問 (1) 量筒質量為何?(2) 液體密度大小為何? 第一次第二次第三次第四次 質量 (g) 體積 (ml) 例 : 液體密度測量實驗, 得到測得 A B 兩種液體體積質量關係如下圖, 請問 (1)A B 密度分別為? (2)A B 密度何者為大? M(g) V(cm 3 ) 七 混合密度 : 如合金或混合液體的問題 例 : 甲液體的密度為 2 g/ml, 體積為 3 ml, 乙液體的密度為 4 g/ml, 質量為 12g, 求甲 乙兩液體 相混合後溶液的密度為多少? 質量 M 體積 V 密度 D 甲 3 ml 2 g/ml 乙 12g 4 g/ml 混合 10

11 國中自然與生活科技翰林版第二章 : 水和空氣班級 : 座號 : 姓名 : 2-1 水的性質與三態變化 一 物質與三態變化 : ( 一 ) 物質 : 1. 特性 : 具有 佔有 2. 狀態 : 固態 液態 氣態 3. 改變狀態的因素 : (1) 溫度 : 改變物質狀態的主因 (2) 壓力 : 對氣體與液體間的變化較明顯, 對固體影響不明顯 4. 巨觀下的三態 : 體積形狀視覺水的三態 固態一定一定看得到冰 冰雹 雪 霜 液態一定不一定看得到水 霧 露 雲 氣態不一定不一定看不到 水蒸氣 氯氣 : 黃綠色 ; 碘蒸汽 : 紫黑色 5. 微觀下的三態 :( 粒子觀點 ) 分類粒子圖示運動性分子距離體積形狀 固體 液體 氣態 分子彼此間的 位置固定 在容器內群體 的自由活動 脫離群體單獨 散佈於空間中 極小 ( 分子間引力最強 ) 中等 ( 分子間引力中等 ) 極大 ( 分子間引力最弱 ) 例外 : 水與冰 ( 二 ) 物質的熔點與沸點 1. 物質的組成對熔點與沸點的影響 : (1) 純物質 固定的熔點與沸點 ; (2) 混合物 固定的熔點與沸點 可用於分辨純物質與混合物 一定體積 一定體積 固定 隨容器改變 隨容器改變隨容器改變 2. 壓力大小會改變物質的熔點與沸點 : 一般來說, 壓力越大, 沸點越 例 :(A) 快鍋 ( 壓力鍋 ) 煮飯容易熟 高山煮飯不易熟 (B) 桶裝瓦斯 ( 液態瓦斯 ), 將氣態丙烷高壓液化, 方便運送 1

12 國中自然與生活科技翰林版 第二章 : 水和空氣 班級 : 座號 : 姓名 : 補充高中程度 隨物質不同, 壓力的大小對熔點會有不同的影響 : 例 : 冰在高壓下, 熔點會下降 ( 三 ) 水的三態變化 : 溫度昇華 ( 吸熱 ) 100 沸騰熔化汽化蒸發 ( 吸熱 ) ( 吸熱 ) 0 固態液態氣態凝固凝結冰( 放熱 ) ( 放熱 ) 反昇華 [ 昇華 凝華 ] ( 放熱 ) 水在沸騰時, 吸收的熱量並不會使溫度上升, 維持在 100, 所吸收的熱量均用來改變狀態 水在熔化時, 吸收的熱量並不會使溫度上升, 維持在 0, 所吸收的熱量均用來改變狀態 1. 汽化 : (1) 蒸發 :(A) 緩慢的汽化 (B) 於任何溫度都會發生 (C) 由液體表面開始汽化 (2) 沸騰 :(A) 快速的汽化 (B) 於沸點溫度才會發生 (C) 全體劇烈的擾動現象 影響蒸發快慢的因素 (1) 液體的沸點越低越快例 : 酒精與水 (2) 液體表面積越大越快例 : 瓶中水與潑於地面的水 (3) 溫度越高越快例 : 曬太陽的衣服與不曬太陽的衣服 (4) 空氣濕度越低越快 (5) 空氣是否流動, 有 快 (6) 液體中是否有不蒸發的物質, 無 快 2. 凝結 : 氣體遇冷變成液體的現象 例如 : 從冰箱拿出玻璃杯, 一段時間後, 杯外會有水滴附著, 是空氣中的水蒸氣遇冷凝結在杯外之故 水氣冰水 水蒸氣共存水蒸 水共存加熱時間 3. 凝固 : 把液體變成固體的現象, 稱為凝固 (1) : 能產生低溫的物質, 如冰和食鹽依質量比, 可降溫到 -20 左右 (2) 水凝固成冰時, 會增加 4. 熔化 : 受熱變成 的現象, 稱為熔化 5. 昇華 : 由 直接汽化成 的現象 常溫 常壓下, 常見會昇華的物質是 : ( 固態的二氧化碳 ) 和 2

13 國中自然與生活科技翰林版 第二章 : 水和空氣 班級 : 座號 : 姓名 : ( 四 ) 物質的熱漲冷縮 : 1. 熱漲冷縮的意義 : 一般的物質體積會因溫度上升而膨脹, 溫度下降而縮小, 稱為熱漲冷縮 例外 : 少數物質在某些溫度範圍內, 屬熱縮冷漲 如 : 2. 液體的熱漲冷縮 :( 水 ) (1)4 時, 水的體積最小, 密度最大 (2) 水溶液 體積膨脹密度變小 體積膨脹 4 純水 密度變小 100 例 : 夏天的湖, 湖面水溫 > 湖底水溫 冬天結冰的湖, 湖面水溫 < 湖底水溫 一 溶液 : ( 一 ) 溶液的組成 : 當溶質溶於溶劑中成為一均勻混和物時, 稱之為溶液 而當溶劑為水時, 稱該均勻混合物為水溶液 1. : 被溶解的物質, 如糖 食鹽 ( 不限定固態物質, 氣態 液態也可 ) 2. : 用來溶解其他物質的液體, 如水 酒精 3. : 溶質 + 溶劑 一般來說, 溶液中我們以 的為溶劑, 的為溶質 但是液態溶液中, 若含有, 則 一律稱為 例 :95%的硫酸水溶液, 雖然硫酸量較多, 但還是稱為水溶液 泥沙與水, 並 形成溶液 把兩者混合後, 靜置一陣子, 泥沙會沉澱於杯底而不能與水均勻混 合, 只要使用 的方法即可將水與泥沙分離 ( 二 ) 溶液的分類 : 1. 氣體溶液 : 如空氣 ( 含 80 %氮 20 %氧) 2. 氣體溶液 : 如食鹽水 酒 3. 固體溶液 :75 克的金與 25 克的銅作成的合金, 以量多的金為 量少的銅為 二 濃度 : 一樣多的水 ( 溶劑 ) 中, 如果溶解了不同量的溶質, 我們就說它們具有不同的濃度 溶有較多溶質者濃度較高 ; 溶有較少溶質者濃度較低 ( 以顏色 嗅覺 味覺判斷 ) 1. 重量百分濃度 ( % ): 重量百分濃度 ( % )= 溶質質量 100 % = 溶液質量 溶質質量溶質質量 例 :10g 的鹽, 溶於 90g 的水中, 請問此食鹽水的重量百分濃度? 100 % + 溶劑質量 2. 體積百分濃度 ( vol % ): 體積百分濃度 ( % )= 溶質體積 100 % = 溶液體積 酒瓶上所標的 酒精濃度 是以體積百分濃度表示 溶質體積溶質體積 100 % + 溶劑體積 3. 其他濃度 : 百萬分濃度 體積莫耳濃度. 3

14 國中自然與生活科技翰林版第二章 : 水和空氣班級 : 座號 : 姓名 : 例 :20ml 的酒精, 加水至 100 ml, 請問體積百分濃度? 例 : 酒瓶上標示酒精濃度 40%vol, 取此酒 100ml, 請問其中酒精有多少毫升? 水有多少毫升? 若酒精的密度為 0.8g/cm 3, 則此酒的重量百分濃度為多少? 例 : 啤酒酒精濃度 4.5%, 一瓶 1200mL 的啤酒含酒精 (A)27g(B)54g(C)27mL(D)54mL 三 飽和溶液 : 1. 飽和溶液 :(1) 定溫 定壓下, 定量的溶劑所能溶解的有一定限度, 達到該限度時的溶液, 稱為 (2) 該濃度稱為 ( 又稱為 ) (3) 此時再加入的溶質不會再溶解, 而會產生 (4) 有顏色的溶液, 在未達飽和時顏色較, 達飽和後, 顏色最, 再加入溶質顏色也不會變更深, 只會增加沈澱量 2. 未飽和溶液 : 溶液中所溶解的溶質未達到, 此時溶液稱為未飽和溶液 飽和濃度 ( 已飽和, 有沉澱 ) 濃度( 恰飽和, 沒有沉澱 ) ( 未飽和, 沒有沉澱 ) 溶質溶液 注意 : 攪拌會, 但增加溶解度 四 溶解度 : 1. 定義 : 在一定溫度時, 克的溶劑能夠溶解溶質之最大質量, 稱為溶解度 2. 表示法 : (1) (2) 例 :25,100g 的水最多可溶解 36g 的食鹽, 則溶解度可表示為 (A)36 公克鹽 /100 公克水 36 (B) 重量百分濃度 : 100% 26.47% 影響溶解度的重要因素 : (1) 固體溶於水 : 對大部分的固體而言, 當溫度增加時, 其溶解度 例 : 食鹽 硝酸鉀易溶於熱水, 不易容於冷水 例外 : 氫氧化鈉 ( 白色固體 ) 溶於水形成氫氧化鈉水溶液時, 溫度增加, 溶解度下降 壓力對固體溶質而言, 影響較不顯著 (2) 氣體溶於水 : 對大部分的氣體而言, (A) 當溫度增加時, 其溶解度 例 : 汽水 ( 二氧化碳溶於水 ), 若因攪拌或加熱使溫度升高, 則溶解的 就跑光了, 而成糖水 例 : 煮沸過的水, 會逸出, 冷卻後短時間內也不能養魚 (B) 當壓力增加時, 其溶解度 4

15 國中自然與生活科技翰林版第二章 : 水和空氣班級 : 座號 : 姓名 : 4. 同一物質對不同溶劑的溶解度也不一樣 例 : 蔗糖易溶於水, 難溶於酒精 5. 非水溶劑 : 如酒精 丙酮 去漬油等 例 : 當手沾到油墨 或衣服沾上油污, 可選擇 來試著清洗 6. 物質溶解實驗 : (1) 硫酸鐵實驗 : 分別將 0.2 克及 0.4 克的硫酸鐵的固體加入各裝有 10mL 的 A B 試管中, 以橡皮塞蓋 住試管, 搖動試管, 結果溶液成 色, 以 試管的顏色較深 (2) 硝酸鉀實驗 : 取 8 克的硝酸鉀, 倒入有 10mL 水的試管中, 隔水加熱到硝酸鉀溶解, 水溫上升時, 硝酸鉀會逐漸, 到水溫 50 時完全溶解 例 1: 例 2: 5

16 國中自然與生活科技翰林版第二章 : 水和空氣班級 : 座號 : 姓名 : 2-3 空氣的成分與性質 一 空氣的組成 :( 空氣的成分 用途與反應 ) 1. 空氣無色 無味, 是由數種氣體所組成的 實驗: 證明空氣是混合物 I III IV II (1) 將一團濕的鋼絲絨放在保利龍上, 置於水面上, 在其上蓋上寶特瓶罩 (2) 在寶特瓶罩尚未將瓶蓋鎖上前, 我們先將燃燒中的線香放入瓶中, 發現線香繼續燃燒 (3) 將寶特瓶瓶蓋所上後, 經過一段長時間, 可發現寶特瓶內的水面上升了約 的體積, 這表示空氣中有一種會與鋼絲絨反應的物質 -, 佔空氣的 1/5 鋼絲絨的外觀會從銀色變成褐色 ( 生鏽, 化學變化 ) (4) 另外殘餘的 體積的氣體, 與鋼絲絨反應, 可見它是另一種物質, 這種物質大部分是 此時將瓶蓋打開, 快速的將燃燒中的線香放入寶特瓶中, 發現線香會, 因此可知氮氣沒有 性, 沒有辦法讓線香繼續燃燒 (5) 由此可推知空氣中至少含有 種以上不同的氣體, 所以空氣是 2. 空氣成份 : 空氣成分二氧化碳其他體積百分比 78.08% 20.94% 0.94% 0.03% 0.01% 質量百分比 75.50% 23.14% 1.30% 0.05% 0.01% (1) 氮氣 : (a). 無色 無味的氣體 (b). 空氣中含量最多的氣體, 占總體積的 % (c). 不可然, 也不助燃 (d). 在, 幾乎不會發生任何反應 ( 活性低 ), 但在 可與部分金屬發生反應 (e). 氮氣的用途 例 :1. 植物所需的氮肥, 工業上製造的氮, 都以氮為原料 2. 保鮮包, 抽出空氣後填充氮氣, 保持食物新鮮 3. 工業上, 液態氮可用來冷凍乾燥食品, 作為冷凍劑 4. 汽機車引擎, 氮與氧在高溫下反應形成氮的氧化物, 污染環境 破化生態 (2) 氧氣 : (a). 無色 無味的氣體 (b). 空氣中含量第二, 約占 % (c). 可使鐵釘 鋼絲絨生鏽 ; 幫助木材燃燒 ( 性 ); 供給動植物呼吸, 也可用於醫療與工業方面 6

17 國中自然與生活科技翰林版第二章 : 水和空氣班級 : 座號 : 姓名 : (3) 高貴氣體 :( 氣 氣體 ) 的一種 ( 氦 氖 氬 氪 氙 氡稱為鈍氣 ), 不可燃, 也不助燃 A. 氬氣 : (a) 無色 無味的氣體 (b) 空氣中含量第三 (c) 是 氣體 (d) 氬氣可在金屬焊接時, 防止金屬與 氣反應, 稱為氬焊 (e) 氬氣填充入燈泡中以 燈絲壽命, 並增強光度 B. 氦氣 : 密度, 僅大於 氣, 又極不活潑, 可代替氫氣填充汽球, 能上飄又安全 C. 氖氣 : 填入霓虹燈燈管後, 燈色為 色 (4) 其他氣體 : 水蒸氣 二氧化碳 臭氧等等, 這些氣體在空氣中的比例, 會因為 而改變 二 空氣的性質 : 1. 常溫 常壓下, 空氣為無色 無臭的氣體, 不易溶於水 2. 空氣是一種複雜的混合物 3. 液態空氣 : 在 下, 空氣可以液化成淡藍色的液體 (1) 降低溫度 增大壓力 例 : 液態瓦斯 (2) 將液態空氣蒸發, 因氮的沸點較低, 所以先蒸發, 把氧留下來 證明空氣是 ( 註 : 氮氣的沸點 < 氧氣沸點 , 受熱時, 氮先蒸發 ) 三 二氧化碳的性質 : 1. 常溫 常壓下, 二氧化碳為無色 無味氣體, 略溶於水, 比空氣重 ( 註 : 二氧化碳溶於水時, 形成碳酸, 為酸性, 使石蕊試紙呈 色 ) 2. 二氧化碳不可燃 也不助燃, 密度比空氣大 因此線香或火柴放入二氧化碳中, 立即熄滅 滅火器 3. 二氧化碳遇到澄清石灰水, 會產生 ( 混濁 )( 化學變化 ) 此為檢驗二氧化碳的重要方法 ( 註 : 石灰水為 的水溶液 二氧化碳與氫氧化鈣作用, 生成白色的 沈澱 ) 化學反應式 : 4. 二氧化碳對水的溶解度, 隨著壓力加大而 因此在製造汽水時, 常利用高壓使二氧化碳溶於汽 水內, 而當打開汽水瓶蓋時, 由於壓力減小, 使得二氧化碳的溶解度降低而冒出氣泡 比較 :(1) 汽水開罐會冒泡 : 成因 (2) 喝汽水會打嗝 : 成因 5. 固態的二氧化碳俗稱, 可直接昇華變為氣態, 於舞台上製造白色煙霧 ( 水蒸氣凝結成小水滴 ) 效果 7

18 國中自然與生活科技翰林版第二章 : 水和空氣班級 : 座號 : 姓名 : 2-4 氧氣和二氧化碳 一 氧氣 ( 氧氣的製造 ) 1. 實驗目的 : 2. 製造原理 : (1) 利用 ( 的水溶液 ) 製造氧氣, 雙氧水會分解成和 (2) 為了加速雙氧水反應產生氧氣的速率, 加入了 作為催化劑, 是一種 色固體粉末, 反應前後不會消耗 ( 若不使用催化劑, 也可利用加熱來加速分解 ) 化學反應式 : 3. 收集原理 : 因為氧氣不易溶於水, 所以使用 收集 ( 不易溶於水的氣體都可用此法收集 ) 4. 實驗設計及步驟 : 薊頭漏斗廣口瓶橡皮管錐形瓶 二氧化錳 + 雙氧水 5. 實驗觀察 : 水槽 (1) 在錐形瓶中加入二氧化錳後, 將橡皮塞以及薊頭漏斗塞 上, 從漏斗處加入少量的水 (2) 將薊頭漏斗長管末梢插入錐形瓶底部 ( 低於水面 ) ( 防止氣體從漏斗噴出 ) (3) 將雙氧水加入薊頭漏斗, 當雙氧水與二氧化錳混合後, 開 始產生氣泡 (4) 一開始產生的氣泡是空氣, 不要收集, 等氣泡大量產生 時, 再做收集 (5) 當收集完畢後, 將玻璃片蓋上, 取出後正立放置 ( 氧的密 度比空氣大 ) 反應中, 觸摸一下錐形瓶, 你感到溫度升高還是降低? 由此可知雙氧水水 + 氧氣這一個反應會放熱還是吸熱? ( 二 ) 氧的助燃性以及燃燒與產物 1. 實驗目的 : 2. 燃燒的意義 : 物質與氧反應, 同時發出光和熱的現象 ( 物質燃燒需要氧助燃, 所以物質在純氧中, 比在空氣中燃燒更激烈 ) 3. 實驗步驟及結果 : 名稱酸中鹼 (1) 線香燃燒 : A. 燃燒反應 : B. 氧化物溶於水 : C. 碳酸水溶液 : 使石蕊試紙變 色, 呈 性 (2) 鎂帶燃燒 : A. 燃燒反應 : B. 氧化物溶於水 : C. 氫氧化鎂水溶液 : 使石蕊試紙變 色, 呈 性 (3) 硫粉燃燒 : A. 燃燒反應 : B. 氧化物溶於水 : C. 亞硫酸水溶液 : 使石蕊試紙變 色, 呈 性 ( 酸雨的主因之一 ) 酚太 無 紅 酚紅 黃 紅 石蕊 紅 藍 廣用 紅橙黃綠藍靛紫 酸性 中性 鹼性 金屬氧化物溶於水, 呈鹼性 非金屬氧化物溶於水, 呈酸性 氧化物不溶於水, 呈中性 8

19 國中自然與生活科技翰林版第二章 : 水和空氣班級 : 座號 : 姓名 : 二 二氧化碳 ( 二氧化碳的製造與性質 ) 1. 實驗目的 : 2. 製造原理 : 使用大理石或貝殼 ( 主成分是, 不溶於水 ) 與稀鹽酸 ( 的水溶液, 性 ) 反應 大理石 ( 色固體 ) 與稀鹽酸在本實驗中都是 ( 在製造氧氣的實驗中, 二氧化錳是催化劑 ) 掃廁所用的鹽酸倒在水泥地上會冒出氣泡化學反應式 : (1) 在沿著錐形瓶瓶壁加入大理石後, 將橡皮塞以及薊頭漏斗塞上, 從漏 3. 實驗設計及步驟 : 斗處加入少量的水 薊頭漏斗 (2) 將薊頭漏斗長管末梢插入錐形瓶底部 ( 低於水面 ) 廣口瓶 ( 防止氣體從漏斗噴出 ) 橡皮管 (3) 將稀鹽酸加入薊頭漏斗, 當稀鹽酸與大理石混合後, 開始產生氣泡 錐形瓶 (4) 一開始產生的氣泡是空氣, 不要收集, 等氣泡大量產生時, 再做收集 (5) 當收集完畢後, 將玻璃片蓋上, 取出後正立放置 ( 二氧化碳氧的密度比大理石 + 水槽空氣大 ) (6) 收集 ( 甲 ) 一瓶滿的二氧化碳以及 ( 乙 ) 一瓶內含 3/4 瓶二氧化碳 1/4 瓶稀鹽酸水 4. 實驗結果 (1) 甲瓶收集到的氣體顏色是? 色 (2) 將點燃的線香插入收集滿二氧化碳的甲瓶中, 則線香會燃燒的更劇烈還是熄滅? 這代表了二氧化碳能否幫助燃燒? ( 性 ) (3) 將乙瓶瓶口蓋住後, 劇烈搖動後, 以石蕊試紙測試酸鹼性, 可發現石蕊試紙從 色變成 色 這代表二氧化碳溶於水呈 性 (4) 取 20mL 的氫氧化鈉水溶液倒入燒杯中, 加入兩滴酚太, 溶液呈現 色 ( 呈 性 ) 我們利用吸管吹氣進入溶液中, 直到溶液顏色變成 色 ( 呈 性或 性 ) 這是因為我們吹入的氣體中含有, 使得溶液漸漸變為中性或酸性 (5) 二氧化碳的檢驗 : 要確認氣體是否真為二氧化碳需利用 遇二氧化碳時會發生白色沉澱來判斷 5. 二氧化碳的用途與影響 : (1) 固態的二氧化碳 ( 乾冰 ), 在昇華時會吸熱, 降低空氣溫度, 使得空氣中的水蒸氣凝結成小水滴, 製 造煙霧效果 (2) 水族箱內需適時的補充二氧化碳, 使水草能夠充分進行光合作用而成長 (3) 二氧化碳會吸收地面輻射, 造成溫室效應, 影響全球天氣 (4) 加壓使大量二氧化碳溶入糖水中, 可製造汽水 打開瓶蓋壓力變小, 二氧化碳氣體冒出, 為吸熱反應, 所以飲用時會有清涼感覺 9

20 國中自然與生活科技翰林版 第二章 : 水和空氣 班級 : 座號 : 姓名 : 補充 氣體的收集 氣體種類 收集方法 例子 不溶於水的氣體 排水集氣法 氧氣 二氧化碳 易溶於水氣體 比空氣輕 向上排氣法 氨氣 比空氣重向下排氣法氯化氫 10

21 國中自然與生活科技翰林版第三章波動與聲音的世界班級 : 座號 : 姓名 : 第三章 : 波動與聲音的世界 3-1 波的傳播 : 思考 : 波的傳播一 波動 : 1. 定義 : 2. 性質 : 二 波的種類 ( 依介質分 ): 1. 力學波 : 例 : ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2. 電磁波 : 例 : 三 力學波的種類 ( 依介質震動方向來分 ) 1. 橫波 ( ): 波前進方向 介質震動方向例 : 2. 縱波 ( ): 波前進方向 介質震動方向例 : 光是橫波還是縱波? 練習 : 有一繩波向右傳播 : (1) 請問 A B C D E 質點的運動方向? (2) 請問 A B C D E 質點哪一點最先回到平衡位置 D. A C. B E. 1

22 國中自然與生活科技翰林版 第三章波動與聲音的世界 班級 : 座號 : 姓名 : 波的性質 ( 一 ) 各種名詞 : 1. 波源 ( 振源 ): 產生波的源頭 ( 最初振動產生的地方 ) 2. 平衡位置 ( 靜止位置 ): 波未產生時, 介質的位置 3 振動ㄧ次 : 從平衡位置, 上 下振動一次, 即為一次完整的振動 4. 全波 : 所形成的波形 5. 波峰 : 偏離靜止位置最 的位置 6. 波谷 : 偏離靜止位置最 的位置 7. 振幅 ( ): 波峰 ( 波谷 ) 到靜止位置的距離單位 : 8. 波長 ( ):(1) 波源振動ㄧ次 ( 時間經過一個週期 ), 波前進的距離單位 : (2) 兩相鄰波中, 相對位置間的距離 如兩相鄰波峰間的距離 1 9. 週期 ( ):(1) 振源振動ㄧ次,(2) 產生一個全波所需的時間 單位 : T = f 10. 頻率 ( ): 振源每秒鐘內, 所做完整振動的次數 單位 : = ( ) ( 二 ) 波速 : 距離波長 λ 1. 波速的計算 : 速度 = = = 頻率 波長 V = = f λ 時間週期 T 例 : 小華抓著繩子的一端, 每秒振動 2 次, 產生的繩波波長為 10cm, 請問波速? 2. 波在不同介質中 : (1) 波速的大小 :(A) 力學波 : > > (B) 電磁波 : > > > (2) 水波深度與波速的關係 : 水深越深, 波速越 水深越淺, 波速越 波速只與介質有關, 與頻率 波長無關 同一種介質, 波速 波的頻率只與波源振動有關, 與介質無關 同ㄧ個波, 頻率 ( 三 ) 橫波與縱波的比較 : 2

23 國中自然與生活科技翰林版 第三章波動與聲音的世界 班級 : 座號 : 姓名 : 練習 I 小華甩動繩子 2 秒後, 產生波形如圖, 若每個小方格邊長 1cm, 請問此波的 (1) 波長 (2) 振幅 (3) 頻率 (4) 週期 (5) 波速? 練習 II 1.5cm 3-2 波的反射 折射與吸收 敲動一未知頻率的音叉, 聲波在空氣中傳遞情形如圖, 已知空氣中聲速為 330m/s, 請問此波的 (1) 波長 (2) 週期 (5) 頻率? 波遇到障礙物 ( 另ㄧ介質 ) 時會發生 與 的現象 ( 一 ) 吸收 : 波的能量被障礙物轉換成其他的能量形式 如曬太陽, 光能被物體吸收變成熱能 ( 二 ) 反射 ( 波依然在同一介質 ): 波遇到障礙物返回原介質的現象 1. 法線 : 障礙面 ( 反射面 ) 的直線法線 2. 入射線 : 入射光前進的方向稱為 3. 反射線 : 反射光前進的方向稱為 4. 入射角 : 與 之夾角 5. 反射角 : 與 之夾角 反射定律 1. 入射線與反射線各在法線一側, 此三線在 上 2. 入射角 反射角 入射線 i r 入射射角反角( 三 ) 折射 ( 波進入另一介質 ): 波進入另ㄧ介質時, 波前進方向發生偏折的現象 入1. 法線 : 介面的直線射入射線角反射線 2. 入射線 : 入射光前進的方向稱為 3. 折射線 : 折射光前進的方向稱為 介面法4. 入射角 : 與 之夾角 線折折射線 5. 折射角 : 與 之夾角 反射線 障礙物 射角射角反( 光速大 ) 空氣 水 ( 光速小 ) 折射定律 1. 入射線與折射線各在法線一側, 此三線在 上 2. 光由速度快的介質進入慢的介質, 入射角 折射角, 折射光偏 法線 光由速度慢的介質進入快的介質, 入射角 折射角, 折射光偏 法線 入射角 =0, 折射角 =0 ( 垂直入射, 無折射現象 ) 3

24 國中自然與生活科技翰林版第三章波動與聲音的世界班級 : 座號 : 姓名 : 3-3 聲音的傳播 : 一 聲音的產生 傳播 接收 : 1. 產生聲音的條件 : 物體快速的 與 的傳播 2. 聲音的傳播 :(1) 聲波為力學波, 需介質傳播 ( 氣體 液體 固體皆可傳遞聲波 ) (2) 聲波在傳遞過程中, 波前進方向與空氣分子振動方向相互平行, 為一種 3. 聲音產生及耳朵聽見聲音的過程 : 物體快速振動 物體周圍的空氣隨著物體的頻率做疏密相間的振動 空氣將振動傳入人耳中 耳膜產生振動 內耳神經將刺激傳回大腦, 引發聽覺 二 聲音傳播實驗 證明聲音傳播需要介質 實驗 I : 實驗 實驗 II 1. 燒瓶裝置 : 2. 加熱 3. 冷卻 4. 置入水槽 這兩個實驗可證明 : 振動物體的周圍接近真空時, 不易將聲音傳出 ( ) 三 聲音傳播與介質的關係 : 1. 傳遞聲音的介質 : 氣體 液體 固體 例 常在科幻片中看到太空船開火對戰, 在外太空無空氣存在, 能聽得到爆炸的聲音嗎? 2. 聲音傳播速率與介質的關係 : > > 例 常在電影中看到, 男主角趴在地上, 聽聽看敵人的馬匹離自己還有多遠, 這是為什麼? 例 在同一個地點, 大聲喊的人聲音會傳遞的比聲音小的人快嗎? 講話快的人聲音會傳遞的講話慢的人快嗎? 4

25 國中自然與生活科技翰林版 第三章波動與聲音的世界 班級 : 座號 : 姓名 : 3. 空氣中的聲速 (1) 乾燥無風的空氣中,(a)0 時, 聲速為 311 公尺 / 秒, 溫度每上升 1, 聲速就增加 0.6 公尺 / 秒 (b) V = t (c) 在室溫 20 時, 聲速為 公尺 / 秒 (2) 溫度 溼度 順風及逆風對空氣中聲速的影響 (a) 溫度越高, 聲速越 ( 空氣分子運動變快 ) (b) 溼度越高, 聲速越 ( 混有水蒸氣越多 ) (c) 順風時聲速較逆風時 四 題型分析 : 1. 某人見閃電後, 經過 8 秒中才聽到雷聲, 若當時溫度 25, 求雷鳴處距某人多遠? 2. 煙火自 192 公尺遠的地面垂直向上發射, 在高 X 處地方爆炸後一秒使聽到爆炸聲, 求 X 為多少? ( 當時的聲速為 320 公尺 / 秒 ) 3. 火車從車站啟動時會同時鳴放氣笛, 在遠處的阿傑附耳於鐵軌上, 聽到火車啟動的聲音後, 過 了 2 秒才聽到空氣中傳來氣笛聲, 問該處離車站多遠?( 空氣中聲速 =340 公尺 / 秒鐵軌傳聲速 =500 公尺 / 秒 )? 5

26 國中自然與生活科技翰林版第三章波動與聲音的世界班級 : 座號 : 姓名 : 3-4 多變的聲音 : 一 樂音與噪音 : 1. 樂音 : 讓人聽起來舒服悅耳的聲音, 通常由樂器 所發出 2. 噪音 : 讓人聽起來不舒服的聲音, 或 二 樂器的介紹 : 1. 管樂器 : 利用吹動空氣產生振動, 發出聲音的樂器 例 : 笛 蕭 管 號 2. 弦樂器 : 利用拉 撥弦產生振動, 發出聲音的樂器 例 : 小提琴 二胡 豎琴 3. 打擊樂器 : 利用敲打皮膜或金屬產生振動, 發出聲音的樂器 例 : 三角鐵 鼓 鐵琴 三 樂音三要素 : 音樂是否悅耳動聽, 取決於 1. 響度 : 即是聲音 的程度 (1) 響度大小, 決定於發聲體的, 振幅越大, 響度越大 (2) 聲音能量散佈的面積越大, 響度越 例 : 同一個聲音, 近聽時聲音大, 遠聽時聲音小 例 : 和 利用聲波沿細管進行, 能量較不易散失 (3) 聲音的響度在科學上以 為單位, 人耳所能聽見的最小聲音強度為 分貝 1分貝 = 貝 (4) 一般認為 分貝以上的聲響, 對人類的健康有害 (5) 分貝數越大, 表示聲音樂大聲, 每增加 10 分貝, 表示聲音強度增加 例 :10 分貝的聲音強度是 0 分貝的 倍 20 分貝的聲音強度是 10 分貝的 倍 20 分貝的聲音強度是 0 分貝的 倍 30 分貝的聲音強度是 0 分貝的 倍 2. 音調 : 即是聲音 的程度 (1) 音調高低, 決定於發聲體的, 頻率越大, 音調越高 (2) 發音體越是輕 薄 短 小 緊, 振動頻率越 例 : 吉他的弦 發音體 頻率範圍 ㄧ般樂器 (3) 一般而言, 男人的音調較女人的音調低, 因男人聲帶振動的頻率較 練習 人聲帶 交 男生 談 時 女生 相同的玻璃管, 分別加入不同高度的水 : 1. 用玻棒輕敲不同水位的玻璃管, 聲音頻率 > > > 2. 用嘴對不同水位的玻璃管吹氣, 聲音頻率 > > > A B C D 3. 音色 ( ): 即是發音體的獨特性 (1) 發音體的, 取決於聲音的 ( ) 6

27 國中自然與生活科技翰林版第三章波動與聲音的世界班級 : 座號 : 姓名 : (2) 每一個樂器就算是響度與頻率皆相同, 我們能可輕易的辨別出不同的音色 (3) 聞其聲, 辨其人 ; 便是由於每個人皆有不同的音色 響度 音調 音色三者沒有直接的關係 聲速是由 的種類所決定的, 與響度 音調 音色無關 如空氣中, 不同響度 音調 音色的聲音, 聲速都 四 共鳴現象 ( ) 共鳴實驗 1. 共鳴 : 兩發音體, 當其中之一振動發出聲音, 而另一發音體也隨之振動且發出聲音, 此現象稱為 或 共鳴可增加聲音的強度, 可使聲音變大 2. 共鳴條件 : 兩物體振動時, 需有相同的 3. 共鳴箱 : 許多樂器都會加裝共鳴箱, 增加聲音的強度 琴弦在振動時, 會帶動樂器面板振動, 音箱內的空氣跟著振動, 不僅可使聲音不會馬上消失, 更可增強聲音的響度 4. 共鳴的例子 :(1) 共鳴箱 (2) 利用超音波擊碎結石 (3) 地震時, 建築物的振動頻率若是恰與地震波頻率相同, 則建築物易倒塌 (4) 過橋時, 部隊 [ 便步走 ], 而不 [ 齊步走 ] 7

28 國中自然與生活科技翰林版第三章波動與聲音的世界班級 : 座號 : 姓名 : 3-5 回聲 超聲波及噪音 : 一 聲音的反射 : 1. 聲音遇到障礙物時, 也會發生吸收 反射 透射 2. 聲波的反射 :(1) 遵守反射定律 ; (2) 入射的聲波稱為 ;(3) 反射的聲波稱為 3. 遇到 (1) 光滑 堅硬的表面 :, 回聲稍微減弱 (2) 有孔隙 柔軟的表面 :, 回聲大幅減弱 入射聲音反射聲音 二 回聲的介紹 : 1. 原聲與回聲的比較 : (1) 原聲與回聲 :(A) 相同 ; (B) 方向不同 不同 ( 回聲聲音變小, 振幅變小 ) (2) 聽到回聲的條件 : 聲音的傳播是需要時間的, 兩個聲音相隔 秒以上時, 我們才能分辨出是兩個音, 而非連成一個音 這也就是說, 聲源和反射面大概距 公尺以上, 我們的耳朵才能分辨出原聲或回聲 日常生活中不太容易聽見回聲的原因 (1). 許多吸音的物質存在我們的週遭, 如窗簾 (2). 因為回聲與源聲速度相同, 人耳難以辨別出兩者 2. 回聲的例子 : (1) 在小房間中, 由於牆壁距離近, 造成回聲與源聲的, 讓聲音更大聲 (2) 在大禮堂 音樂廳中, 因為牆壁距離遠, 造成回聲與源聲的互相, 讓聲音變的模糊, 因此為了避免回聲干擾聽覺, 會在四周牆壁掛吸音絨布 吸音板, 或使四周牆壁凹凸不平 3. 聲音反射的應用 : (1) 雙手在嘴邊圈成喇叭狀 ( 類似傳聲筒 ) 利用反射, 將聲音集中於一束, 可傳至遠處 (2) 管狀話筒 θ θ (3) 碟型對話筒 (4) 耳朵 (5) 船上利用聲納可測定海底的深度與魚群的位置 例 假設聲波在海中的傳播速率為 1500 公尺 / 秒, 以聲納探測海底深度, 聲波自發出後四秒鐘收到回聲, 問海底深度為? 8

29 國中自然與生活科技翰林版 第三章波動與聲音的世界 班級 : 座號 : 姓名 : 三 超聲波 ( ): 1. 定義 : 人耳能聽到的聲音其頻率介於 20 赫到 赫, 頻率高於此範圍的聲波的我們稱為 2. 性質 : 人耳聽不見, 頻率高, 波長短, 方向性佳 3. 應用 :(1) 聲納 (2) 醫療用超聲波探測器 ( 觀察胎兒 ) (3) 超聲波可以清洗浸在溶劑中的精密機械及工具 ( 洗眼鏡 ) 4. 動物利用超聲波 :(1) 蝙蝠發出的超聲波作探測, 利用發出和接收的時間差來判斷物體的遠近 (2) 訓練狗時, 利用 [ 狗笛 ] ( 發出的超聲波, 狗聽的到, 人聽不到 ) 練習 1. 假設聲波在海中的傳播速率為 1600 公尺 / 秒, 以此聲納探測魚群距離, 聲波自發出後 8 秒鐘收到回聲, 問魚群距離為? 2. 某人在相距 544 公尺的兩峭壁間開槍, 在聽到 A 峭壁回聲後, 在經過 0.8 秒才聽到 B 峭壁的回聲, 求人到兩峭壁的距離各為多少?( 當時聲速為 320 公尺 / 秒 ) 3. 蝙蝠以 10m/s 的速度飛向ㄧ面牆, 蝙蝠接收到回聲後的反應時間需要 0.2 秒, 若蝙蝠要避免撞牆的危險, 請問牠要在具牆多遠處發出超聲波?( 假設聲波在空氣中傳播速度為 300m/s) 4. 今有ㄧ船, 以 5m/s 的速度駛向岸壁, 今發出一聲汽笛聲後, 經 10 秒聽見回聲, 求 (1) 發出汽笛聲時船 距岸多遠?( 聲速 =340m/s) (2) 收到汽笛聲時船距岸多遠? 5. 今有ㄧ船, 以 5m/s 的速度駛離岸壁, 今發出一聲汽笛聲後, 經 10 秒聽見回聲, 求 (1) 發出汽笛聲時船距岸多遠?( 聲速 =340m/s) (2) 收到汽笛聲時船距岸多遠? 9

30 國中自然與生活科技翰林版第三章波動與聲音的世界班級 : 座號 : 姓名 : 四 噪音 : 1. 定義 : 聽了不舒服的聲音, 即是 2. 來源 : 市場 工廠 汽機車 營建工地 迎神廟會. 等吵雜聲 3. 成因 : 物體做 振動所產生, 也就是頻率不固定 [ 比較 ]: 一般樂音就是指物體 振動所產生的聲音, 有就是頻率固定 4. 影響 :(1)50 分貝以上的噪音會影響學習 (2) 長期處於 70~80 分貝以上的噪音環境中, 使人精神緊張 內分泌失調, 對人體的生理及心理 都會造成不良的影響 (3) 大於 110 分貝的音量會引起頭痛, 並造成聽力受損二 噪音的防制 : 1. 政府應制訂明確法另規範與嚴格管制稽查 如噪音防制法 噪音管制法 2. 民眾應改善不良的生活習慣, 不製造噪音, 也不姑息噪音 3. 居家 娛樂場所等加裝隔音設備, 以改善噪音環境 使用隔音建材和設備, 如吸音板或氣密窗, 也可多種植綠樹, 做好居家的噪音防護 4. 在工業區內設置緩衝區, 在高架道 機場 鐵路周圍設置隔音牆以降低噪音干擾 10

31 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第四章光影像與顏色 班級 : 座號 : 姓名 : 第四章光與色的世界 4-1 視覺與光的直進 一 視覺 : 能看見物體, 必須物體上有 射入我們眼睛 1. 發光體 : 發出光線進入眼睛, 因此可以人看到發光體 2. 不發光的物體 : 因為光在不發光的物體表面發生, 射入我們眼睛, 使我們能清楚的看到大小 二 光的傳播 : 形狀 顏色 1. 光的傳播不需介質, 所以光是一種 光在介質中傳播的速度 : > > > 2.(1) 光使底片發生感光作用 (2) 曬太陽會熱, 光是一種 三 光的直進 : 1. 光在均勻的介質或在真空中恆沿著一直線傳播, 稱 2. 針孔成像 : (1). 成因 : 因為光的 (2). 在紙屏上影像是 立 (3). 將發光物體移向針孔, 則紙屏上的影像會變 將發光物體移離針孔, 則紙屏上的影像會變 (4). 將紙屏移向針孔, 則紙屏上的影像會變 將紙屏移離針孔, 則紙屏上的影像會變 3. 影的形成 : 因為光的直進, 遇到不透明的障礙物, 無法前進而在其後方產生陰影 (1) 點光源 光源 (1). 光源靠近障礙物, 且大小遠小於障礙物時 (2). 成因 : 因為光的 (3). 在紙屏上影子形狀與障礙物, 大小 (4). 將發光物體移向障礙物, 則紙屏上的影子會變 將發光物體移離障礙物, 則紙屏上的影子會變 (5). 將紙屏移向障礙物, 則紙屏上的影子會變 將紙屏移離障礙物, 則紙屏上的影子會變 障礙物 紙屏 影的大小與光源 障礙物 紙屏的相對位置有關 : 1

32 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第四章光影像與顏色 班級 : 座號 : 姓名 : (2) 平行光 (1). 光源距障礙物很遠時可視為平行光, 例 : (2). 成因 : 因為光的 (3). 在紙屏上影子形狀與障礙物, 大小 (4). 將發光物體移向障礙物, 則紙屏上的影子會 障礙物將發光物體移離障礙物, 則紙屏上的影子會 (5). 將紙屏移向障礙物, 則紙屏上的影子會 紙屏將紙屏移離障礙物, 則紙屏上的影子會 (3) 本影與半影 :( 例 : 日蝕的現象 ) 本影 : 在不透明體的後方, 光 不能到達的暗處 半影 : 在本影邊緣的部分光源, 有少部分光可以到達的半暗之處 b 光源 a d c 障礙物 a. 光線完全無法到達 : 本影 ( 日全蝕 ) b. 僅上半部光線可達 : 半影 ( 日偏蝕 ) c. 僅下半部光線可達 : 半影 ( 日偏蝕 ) d. 僅外圍環狀部分光線可達 : 半影 ( 日環蝕 ) 四 光的傳播速率 : 1. 光速的測量 : (1) 失敗 : 義大利科學家伽立略的實驗 (2) 成功 : 法國科學家菲左為第一個用精密測量儀器量測出光速的人 2. 真空中的光速為所有速率中最大的, 其值為 = m/s 3. 不同介質中的光速介質真空空氣水玻璃 光速 4. 光從太陽到地球約 500 秒, 從月球到地球約 1.3 秒, 光每秒約可繞地球 圈 光年 : 光走一年的時間約走了 公里, 為距離的單位, 常用於表示星球間的距離 五 電磁波 : 頻率 波長 頻率 波長 無線電波波微波紅外線可見光紫外線 X 射線 γ 射線 紅橙黃綠藍靛 紫 2

33 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第四章光影像與顏色 班級 : 座號 : 姓名 : 4-2 光的反射及面鏡 一 光的反射 : 1. 光的反射 :(1) 光線傳至不同介質的交界面時, 有部分或全部的光自交界面射回原介質的現象 法線 (2) 光的反射遵循 反射定律 (A) 入射線 法線 反射線, 三線共平面 ; 且入射線 反射線在法線兩側 (B) 入射角 = 反射角 入射線 2. 反射現象 : 面鏡的成像 湖面倒映, 都是光的反射的現象 i r 入射射角反角反射線 二 反射的種類 : 1. 鏡面反射 ( 單向反射 ): 平行光入射在平滑的反射面時, 反射光仍為一束平行光 物體表面越光滑, 越容易反射光線 例 : 平面鏡 銅鏡 障礙物 2. 漫射 : 平行光入射在粗造的反射面時, 反射光四處分散 物體表面越粗糙, 往各個方向的反射都有 ( 每一條光都遵守反射定律 ), 所以每一個方向都看的到 例 : 書本內頁與封面的不同 鏡面反射 漫射 例 : 平靜的湖水倒映的影像清楚 ; 吹風起漣漪的湖水倒映的影像模糊 三 平面鏡的成像 : 1. 原理 : 光的反射 (1) 鏡前物體發射 ( 或反射 ) 的光線, 經過平面鏡的反射後進入我們的眼睛 (2) 物體每一點都朝四面八方發射無線多條光, 每一條都遵守反射定律 (3)A 點的光經反射後, 感覺好像來自 a 像 B 點的光經反射後, 感覺好像來自 b a 因此人眼誤認光線是由 ab 所發射的, 也就是人眼看到的影像出現在 ab, 所以稱 ab 為 b 像距 平面鏡 物距 物 A B 3

34 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第四章光影像與顏色班級 : 座號 : 姓名 : 2. 性質 : (1) 成像位置 : = 物距 : 物體到平面鏡的距離 ; 像距 : 像到平面鏡的距離 (2) 成像性質 : 正立 ( 左右相反 ) 相等 虛像 像的種類 : 1. 光線實際匯聚而成的像, 稱為, 這種像 投影到屏幕上 例 : 針孔成像 2. 不是光線實際匯聚而成的像 ( 人眼誤認 ), 稱為, 這種像 投影到屏幕上 如 : 平面鏡成像 小技巧 : 如何畫出 像? (1) 取物體最高 最低兩點 (2) 畫出兩條特殊光線 : 平面鏡 A. 平行鏡子中心軸 B. 射往鏡心的光 (3) 兩反射線 ( 折射線 ) 之相交點, 即為成像位置 ( 實像 ) 若沒有相交點, 將兩反射光向後延伸 ( 虛線 ), 可得一相交點, 即為成像位置 ( 虛像 ) (4) 將最高 最低兩點依上步驟畫出相交點, 就可得到完整的像 例 :1. 英文字母 bdpq 在平面鏡中的成像為? 2. 人要看到自己的完整影像, 請問平面鏡至少要多大? 四 曲面鏡 ( 凸面鏡 凹面鏡 ) 1. 凸面鏡 : 觀察者經由凸面鏡所看到景物的範圍變廣 (1) 用來增加鏡前物體成像的範圍, 用於轉彎車道的反射鏡 汽車的照後鏡 (2) 會使物體變瘦 變窄 2. 凹面鏡 : 觀察者靠近凹面鏡觀察自己時, 將可看到放大的像 (1) 能將平行光 於焦點處 例 : 太陽爐 (2) 若將光源放於焦點處, 則光線反射後將平行射出, 以增加強度與距離 例 : 手電筒, 車燈 (3) 會使物體變胖 變寬 3. 哈哈鏡 : 結合凹 凸面鏡, 造成身材有趣的變化 4

35 實焦點國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第四章光影像與顏色 補充 : 五 凸面鏡的成像 班級 : 座號 : 姓名 : 三條特殊光線 (1) 平行光 平行延焦 : 平行光 ( 平行鏡軸 ) 射向凸面鏡, 經反射, 反射線向後延伸會交於右側的虛焦點上 (2) 射焦點 射焦平行 : 射向右側虛焦點的光, 經反射後成平行光 (3) 過鏡心 過心對稱 : 射向鏡心的光, 反射後, 入射線與反射線以鏡軸為準, 成對稱 虛焦點 凸面鏡的成像 虛焦點利用這三條光線中的任 兩條作圖, 即可得到像 成像性質 : 成像位置 : 可以觀察到物體越接近鏡子中心, 像越大 ( 近心大 ) 補充 : 六 凹面鏡的成像 三條特殊光線 (1) 平行光 平行過焦 : 平行光 ( 平行鏡軸 ) 射向凹面鏡, 經反射會匯聚在左側實焦點上 ( 聚光的特性 ) (2) 過鏡心 過心對稱 : 射向鏡心的光, 反射後, 入射線與反射線以鏡軸為準, 成對稱 (3) 過焦點 過焦平行 : 通過左側實焦點的光, 經反射後成平行光 利用這三條光線中的任兩條作圖, 即可得到像 5

36 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第四章光影像與顏色 物體在 f 內 班級 : 座號 : 姓名 : 物體在 f 上 物體在 f~2f 間 物體在 2f 上 物體在 2f 外 實焦點實焦點實焦點實焦點成像性質 : 成像位置 : 成像性質 : 成像位置 : 成像性質 : 成像位置 : 成像性質 : 成像位置 : 成像性質 : 成像位置 : 我們以 d 表示物體距鏡心的距離 (d= 物距 ); i 表示像距離鏡心的距離 (i= 像距 ), 可以得到以下結果 : 實焦點物距 像距 正 倒大 小實 虛 d<f d=f f<d<2f d=2f d>2f 可以觀察到物體越接近焦點, 像越大 ( 近焦大 ) 6

37 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第四章光影像與顏色 班級 : 座號 : 姓名 : 4-3 光的折射及透鏡 一 光的折射 : 1. 光的折射 :(1) 當光束由介質中斜向入射另ㄧ介質時, 行進方向會發生偏折, 這種現象稱為折射 (2) 光的折射遵循 折射定律 射入射線 (A) 入射線 法線 折射線, 三線共平面 ; 且入射線 折射線在法線兩側 介面 (B) 光由速度快的介質進入慢的介質, 入射角 > 折射角, 折射線偏向法線 法線入光由速度慢的介質進入快的介質, 入射角 < 折射角, 折射線偏離法線 角折射角反射角反射線 折射線 ( 光速大 ) 空氣 水 ( 光速小 ) 2. 折射現象 (1) 由空氣中看水中的物體, 會感覺比較淺 : (A) 筷子放入水中像折斷 ;(B) 泳池水的視深比實際深度淺 ;(C) 碗中的硬幣加水前深, 加水後深 (2) 由水中看岸上的景物, 感覺比較遠 (3) 朝陽 夕陽看來比中午太陽大 (4) 沙漠中的海市蜃樓 (5) 三稜鏡 (6) 凸透鏡 凹透鏡成像 二 三稜鏡 : 光經過三稜鏡, 共發生 次折射, 會使光線向厚度 的部份偏折 第一次折射 第一次折射第二次折射第二次折射 第一次折射 第二次折射 第一次折射 第二次折射 組成凸透鏡 組成凹透鏡 7

38 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第四章光影像與顏色 班級 : 座號 : 姓名 : 三 透鏡 : 1. 透鏡的種類凸透鏡凹透鏡 (1) 凸透鏡 : 中間厚度 邊緣厚度, 能 光線 實焦點鏡心 主軸 ( 鏡軸 ) (A) 平行光 ( 主軸 ) 照射凸透鏡, 會在鏡後匯聚成一點, 稱為, 焦點到透鏡中心的距離稱為 ( ) (B) 一個凸透鏡有 個焦點, 兩邊各一個, 焦距 (C) 從焦點出發經過凸透鏡折射後會 主軸 大小相同 厚度不同的凸透鏡, 厚的焦距 薄的焦距 (2) 凹透鏡 : 中間厚度 邊緣厚度, 能 光線 虛焦鏡心 點主軸 ( 鏡軸 ) (A) 平行光 ( 主軸 ) 照射凹透鏡, 光線會向外散開, 但反向延伸時, 會在鏡後交會成一點, 稱為, 虛焦點到透鏡中心的距離稱為 ( ) 因光線並非直接相交於焦點上, 因此稱此焦點為虛焦點 (B) 一個凹透鏡有 個虛焦點, 兩邊各一個, 焦距 (C) 光從焦點出發經過凹透鏡折射後, 也是向外偏折 ( 發散 ) 8

39 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第四章光影像與顏色 班級 : 座號 : 姓名 : 2. 凸透鏡的成像 : 三條特殊光線 (1) 平行光 平行過焦 : 平行光 ( 平行鏡軸 ) 由左側進入透鏡後, 會匯聚在右側焦點上 ( 透鏡聚光的特性 ) (2) 過鏡心 過心直線 : 通過鏡心的光, 路徑不變 ( 因透鏡很薄, 所以視為沒有偏折 ) (3) 過焦點 過焦平行 : 通過左側焦點的光, 經過透鏡後, 會被折射成平行光 利用這三條光線中的任兩條作圖, 即可得到像 物體在 f 內 成像性質 : 成像位置 : 物體在 f 上 成像性質 : 成像位置 : 物體在 f~2f 間 成像性質 : 成像位置 : 物體在 2f 上 成像性質 : 成像位置 : 物體在 2f 外 成像性質 : 成像位置 : 9

40 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第四章光影像與顏色 班級 : 座號 : 姓名 : 我們以 d 表示物體距鏡心的距離 (d= 物距 ); i 表示像距離鏡心的距離 (i= 像距 ), 可以得到以下結果 : 物距 像距 正 倒大 小實 虛 d<f d=f f<d<2f d=2f d>2f 可以觀察到物體越接近焦點, 像越大 ( 近焦大 ) 3. 凹透鏡的成像 : 三條特殊光線 (1) 平行光 平行延焦 : 平行光 ( 平行鏡軸 ) 由左側進入透鏡後, 在右側會發散開來 ( 偏離中心軸 ), 光線向後延伸會交於左側的虛焦點上 (2) 射焦點 射焦平行 : 射向右側焦點的光, 經過透鏡後, 會被折射成平行光 (3) 過鏡心 過心直線 : 通過鏡心的光, 路徑不變 利用這三條光線中的任兩條作圖, 即可得到像 成像過程 成像性質 : 成像位置 : 可以觀察到物體越接近鏡子中心, 像越大 ( 近心大 ) 10

41 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第四章光影像與顏色 班級 : 座號 : 姓名 : 4-4 光學儀器 一 各種光學儀器 : 1. 複式顯微鏡 (1) 光學結構 :(A) 物鏡與目鏡都是短焦距的 (B) 可集中光線的反光面鏡為 (2) 成像結果 : (A) 第一次成像 : 物在物鏡的 f~2f 間, 成倒立放大實像 (B) 第二次成像 : 物 ( 第一次所成的像 ) 在目鏡的 f 內, 成正立放大虛像 (C) 最終成像 : 2. 照相機 (1) 光學結構 : 鏡頭為單一 或透鏡組 ( 效果與凸透鏡相同 ) (2) 成像結果 :(A) 物體必須在鏡頭凸透鏡的 (B) 經鏡頭凸透鏡折射後形成 物體11

42 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第四章光影像與顏色二 眼睛與眼鏡 : 班級 : 座號 : 姓名 : 1. 眼睛的結構 光線進入眼睛的情形 : 物體發出或反射的光線 角膜折射 穿過瞳孔 ( 光圈 ) 晶狀體 ( 凸透鏡 ) 可藉由 調整焦距 視網膜成像 ( ) 視神經傳遞引發視覺 看清楚眼前的景物 物體皆在晶狀體的 2f 外, 成像於 f~2f 間, 為一倒立縮小實像, 經人腦解釋為正立影像 2. 正常視力 近視與遠視 : (1) 正常視力 : 晶狀體的焦距可自由的調整 (2) 近視 : 晶狀體的焦距過, 成像於視網膜, 需用 矯正 (3) 遠視 : 晶狀體的焦距過, 成像於視網膜, 需用 矯正 三 其他光學儀器望遠鏡 投影機 放映機等光學儀器也都利用透鏡的成像原理所製造 12

43 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第四章光影像與顏色 班級 : 座號 : 姓名 : 4-5 色光與顏色 一 陽光的色散 : 色散現象 1. 發現者 :, 於西元 1666 年發現 2. 現象 : 陽光通過, 光線被折射後, 分散成紅 橙 黃 綠 藍 靛 紫 3. 證明 : 太陽光是由不同顏色的色光所組成 4. 色散後的連續排列色光帶, 能引起視覺, 稱為可見光譜 補充 : 色散後, 紫光偏折角度最, 紅光偏折角度最 這是因為各色光在真空中光速皆相同(c), 但在玻璃中, 光速 : 紅 橙 黃 綠 藍 靛 紫 ( 色散的成因 ) 二 光的三原色 : 補充顏料的三原色是紅 黃 藍 1. 光有三種基本顏色 : 紅 綠 藍這三種色光 由其他色光混合而成, 所以稱為光的 2. 其他的色光都是由光的三原色依不同的 混合而成 電視機顯示的各種顏色, 是調整螢幕上三原色發光體間的亮度比例, 而呈現出來的彩色畫面 3. 紅 黃 藍三原色混合在一起後會形成 光 三 物體的顏色 : 1. 不透明的物體 : 反射與吸收當 照到不透明物 ( 如衣服 ) 後, 有些色光被物體, 有些色光被物體, 反射出來的色光就是我們看到的 (1) 白光照射 : 紅 綠 藍紅 綠 藍紅 綠 藍紅 綠 藍紅 (2) 色光照射 1. 吸收 : 全 2. 反射 : 無 3. 所見顏色 : 1. 吸收 : 無 1. 吸收 : 2. 反射 : 全 2. 反射 : 3. 所見顏色 : 3. 所見顏色 : 白光下紅色的物體 (A) 照紅光紅 紅 (B) 照藍光藍 1. 吸收 : 無 2. 反射 : 紅 3. 所見顏色 : 1. 吸收 : 藍 2. 反射 : 無 3. 所見顏色 : 13

44 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第四章光影像與顏色 班級 : 座號 : 姓名 : 2. 透明的物體 : 透射與吸收 當 照射透明物 ( 如玻璃紙 壓克力 ) 後, 僅允許某些色光通過, 而吸收了其他的色光 例 : 白光照射紅色玻璃紙, 僅有 光能夠通過, 而其他色光都被吸收, 所以射出光的顏色是 色 紅綠藍紅 補充 一 雷射的特性沒有色散現象 1. : 雷射光通過三稜鏡後, 不會產生色散現象 2. : 故雷射光可傳播至很遠的距離也不會衰減 3. : 有些高能量的雷射光甚至可以用來, 眼睛絕對不能夠直視雷射光 二 雷射的用途 : (1) 醫療用途 : 除斑 除紋身 開刀 止血 治療視網膜剝離 近視等 (2) 生活用途 :CD LD VCD DVD 等 (3) 工業用途 : 測量距離 鑽孔 切割 焊接等 (4) 其他 : 遊戲玩具 教學指示筆 夜空投射等 經典考題解析 1 達達用焦距為 20 公分的透鏡做成像實驗, 裝置如附圖 p 為燭火至透鏡的距離,q 為紙屏上得到最清晰圖像時, 紙屏至透鏡的距離 調整 p 值測量相對應的 q 值, 結果如附表 當 p=29 公分時, 在紙屏上所成的像為下列何者? (A) 倒立縮小實像 (B) 正立縮小實像 (C) 倒立放大實像 (D) 正立放大實像 2 芳信拿著一個透鏡, 置於原子筆上方 20 公分的地方, 觀測結果如附圖, 則該透鏡焦距可能為 : (A) 10 公分 (B) 15 公分 (C) 20 公分 (D) 25 公分 14

45 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第五章物質的基本結構 班級 : 座號 : 姓名 : 第五章物質的基本結構 前言 整體觀念 自然界的構成金屬具質量 元素佔空間純物質非金屬物質化合物自然界混合物能量光電熱聲 ( 一 ) ( 二 ) 一定組成, 一定性質 純物質 物質兩種以上純物質組成 ( 三 ) 物理法分離 混合物 無固定性質 比例 ( 四 ) 原子的種類 元素 兩種以上的元素組成 ( 七 ) ( 六 ) 化學法分解 構成物質的最小單位 原子 同種原子所組成 分子 不同種原子 所組成 原子核 電子 ( 五 ) 化合物分子 ( 八 ) 性質與原組成元素無關表現物質性質的最小單位 ( 一 ) 純物質 : 一定組成, 一定性質 ( 具固定的沸點 熔點 密度 比熱... 等 ) 同一分子組成 ( 二 ) 混合物 :1. 無固定性質 比例不同分子組成 2. 由兩種或兩種以上的純物質, 混合而成, 但不發生化學反應, 稱為混合物 ( 三 ) 混合物的分離 : 利用物理法分離 ( 四 ) 元素 :1. 構成物體的基本物質 : 原子的種類同一原子組成分子 2. 無法以任何方法再分解出其他物質的純物質 ( 週期表 ) 質子 中子 ( 五 ) 化合物 : 由兩種或兩種以上元素一固定比例組成不同原子組成分子 ( 六 ) 化合物的分解 : 利用化學法分解 ( 七 ) 原子 : 構成物質的最小單位 ( 八 ) 分子 : 表現物質性質的最小單位 1

46 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第五章物質的基本結構 班級 : 座號 : 姓名 : 5-1 純物質與混合物 一 物質的分類 物質 組成均勻 性質固定 ( 具固定的沸點 熔點 密度... 等 ) 元素 : 無法以任何方法再分解出其他物質的純物質 ( 週期表 ) 例 : 純物質分離化學方法分離化合物 : 兩種或兩種以上元素所組合而成 例 : 物理方法 混合物 : 由兩種或兩種以上的純物質, 混合而成, 但, 稱為混合物 比例不定 例 : 鹽水 = 水 + 食鹽的均勻混合物 性質不定 例 : 粗鹽 = 鹽 + 砂粒的不均勻混合物 二 純物質與混合物的區別 : 1. 純物質 : 組成均勻, 具有固定的性質 ( 具固定的沸點 熔點 密度... 等 ) 例 : 水為純物質 (1) 密度 1 g/cm 3 ;(2) 一大氣壓下沸點都為 100 ( 不論 1 ml 或 1000 ml) 2. 混合物 : 比例不定 性質不定 例 : 鹽水為混合物 (1) 食鹽密度 = 2.2 g/cm 3 鹽水的密度介於 2.2 g/cm 3 ~1 g/cm 3 水的密度 =1 g/cm 3 ( 若水的比例越, 密度越接近 1 g/cm 3 ) (2) 加熱食鹽水沸點 >100, 且沸點會逐漸 三 哪些是純物質?( 元素 化合物 ) 1. 單一金屬都是純物質 ( 元素 ): 金 銀 銅 鐵 水銀 ( 汞 ) 黃金 白金( 鉑 ) 紅銅 黃磷 紅磷 合金是混合物 : 黃銅 = 銅 + 青銅 = 銅 + 2. 單一氣體都是純物質 ( 元素 ): 氫 氦 氧 氮 ( 化合物 ): 二氧化碳 氨 二氧化硫 水蒸氣 空氣是混合物 3. 化 酸, 是純物質 ( 化合物 ): 二氧化碳 硝酸鉀 4. 甲 乙 丙, 是純物質 ( 化合物 ): 甲烷 乙酸 丙酮 6. 不含水的 酸 是純物質, 但一般的酸是水溶液屬混合物 : 洗廁所的鹽酸, 食用的醋酸, 是混合物 5. 生活中的純物質 : (1) 水 ( 蒸餾水 水 水蒸氣 ) * 自來水不是純物質 (2) 糖 ( 白糖 冰糖 方糖 ) * 紅糖不是純物質 (3) 鹽 ( 食鹽 ) * 粗鹽不是純物質 (4) 酒精 * 酒不是純物質 7. 聲 光 電 熱 火是 ( 的現象 ), 不是物質 2

47 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第五章物質的基本結構班級 : 座號 : 姓名 : 四 物質的純化 : 1. 利用物質的性質及其差異, 可將特定物質從混合物中分離出來, 提高純度, 此過程稱為稱為 2. 物質的純化在實驗室及工業應用上是很重要的 例 : 矽晶片所使用的矽純度需要達 % 3. 混合物的分離原理 : 利用純物質的性質不同來分離 (1) 磁性法 : 利用 不同來分離 例 : 沙粒與鐵粉 (2) 溶解法 : 利用 不同來分離 例 : 沙粒與食鹽 (3) 過濾法 : 利用 的不同來分離 例 : 沙粒與水 (4) 結晶法 ( 蒸發結晶法 ): 利用 的不同來分離 ( 沸點 的先蒸發 ) 例 : 食鹽水中的水與食鹽 五 食鹽與沙粒混合物的分離實驗食鹽與沙粒 ( 加溶水解) 注意 含沙粒的食鹽水過濾沙粒食鹽水結晶蒸發精鹽 水 鐵環 含沙粒的食鹽水 漏斗 蒸發皿 1. 使液體順著玻璃棒流下 : 2. 折濾紙, 撕一小角, 淋上蒸餾水 :, 3. 漏斗頸要靠緊燒杯內壁 (1) (2) 陶瓷纖維網 3

48 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第五章物質的基本結構 班級 : 座號 : 姓名 : 5-2 元素與化合物 一 純物質的分解 ( 化合物 ): 氧化汞加熱 ( 化學方法 ) 卜力士利 新的空氣 實驗 1. 方法 : 化學方法, 分離前後物質本質改變 2. 步驟 : (1) 利用凸透鏡匯聚光線, 照射在紅色氧化汞的表面 (2) 可觀察到液面下降氧化汞 ( 產生氣體, 此氣體能使動物興奮, 拉瓦節命名為 氧氣 ) (3) 化學反應式 :2HgO 2Hg + O 2 三 純物質的分類 : 元素與化合物 1. 元素 : 不能再以化學方法 ( 通電 加熱 照光等 ) 再分解出其他物質的純物質 2. 化合物 : 能夠以化學方法 ( 通電 加熱 照光等 ) 再分解出其他物質的純物質 ( 可能分解為元素或化合物 ) 例 : 氧化汞氧 + 汞例 : 過氧化氫氧 + 水照光 ( 化合物 ) ( 元素 ) ( 元素 ) ( 化合物 ) ( 元素 ) ( 化合物 ) 例 : 水通電氧氣 + 氫氣例 : 碳酸鈣氧化鈣 + 二氧化碳 ( 化合物 ) ( 元素 ) ( 元素 ) ( 化合物 ) ( 化合物 ) ( 化合物 ) 3. 元素 : 構成物體的基本物質, 見週期表 由同一種原子所組成 4. 化合物 : 由兩種以上的元素所組成 由兩種以上不同原子所組成四 元素的名稱 : 1. 元素符號 : (1) 用各元素的拉丁文或英文名稱的第一個字母, 以印刷體大寫表示 例 : 氫 (2) 若有兩種以上元素, 第一個字母重複時, 則再大寫的第一個字母後另加一小寫的字母區別 例 : 碳 2 元素的中文命名 : 鈣 氯 (1) 古代已知的元素依原來名稱命名, 例 : 金 銀 銅 鐵 錫 ( 2) 其餘依照常溫常壓下 (25,1 大氣壓下 ) 的狀態, 以不同部首配合元素的性質或西文讀音命名 A. 元素名稱以 1 字表示 二氧化錳 B. 固態金屬 : 從 例 : 銅 鐵 C. 固態非金屬 : 從 例 : 硼 碳 D. 氣態非金屬 : 從 例 : 氫 氦 E. 液態金屬與液態非金屬 : 從 例 : 汞 溴 F. 讀音依照 或 命名 : 例 : 氫 表最 氯 表黃 色氣體 鈉 因拉丁文第一音節讀音接近 目前所發現的元素中已經確認的元素逾 112 種, 其中有 88 種元素存在自然界中, 其他為人造元素例 : 鍩 鈽 氧 凸透鏡 汞 陽光 4

49 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第五章物質的基本結構 班級 : 座號 : 姓名 : 五 元素的分類金屬元素 I. 金屬元素非金屬元素 ( 一 ) 金 Au 1. 性質 :(1) 金是黃色的金屬元素, 又名黃金, 常溫常壓下呈固態 (2) 金的延展性是所有金屬中最好的 (A) 純金屬延展性都佳, 有雜質後硬度增加 ;(B) 一般金飾 (K 金 ) 為合金 (3) 金的活性最小, 不會與氧反應, 除王水外, 不怕任何酸的腐蝕 (4) 導電 導熱性亦佳 2. 用途 : 適合用於製造錢幣及飾品, 以及電子業中作為抗腐蝕的導線 ( 二 ) 銀 Ag 1. 性質 :(1) 銀白色金屬元素, 常溫常壓下呈固態 (2) 銀是導電性 導熱性最好的金屬, 可用於電子工業之上 2. 用途 :(1) 銀價格昂貴, 顏色優美, 常用於錢幣 飾品 餐具 (2) 溴化銀可作為照片底片及印相紙的感光材料 (3) 銀 + 汞 (Hg) 的合金可用於填補牙齒 (4) 火山區有硫化氫氣體, 很容易與銀反應, 而在銀上面產生黑色斑點 ( 硫化銀 ) 因此不要佩帶銀飾去火山區 化學反應式 :2Ag+H 2 S H 2 +Ag 2 S 此原理可用於檢測含硫化物的毒物 ( 三 ) 銅 Cu 1. 性質 :(1) 銅為紅棕色的金屬元素, 常溫常壓下呈固態 (2) 導電性 導熱性僅次於銀 (3) 活性小 2. 用途 :(1) 可作為電線及電器用品 (2) 合金 :(A) 青銅 : 銅 + 錫 (Sn), 可作為餐具 炊具 武器 雕像 藝術品 (B) 黃銅 : 銅 + 鋅 (Zn), 可作為水龍頭 船舶 裝飾品 樂器 機械 ( 四 ) 鋁 Al 1. 性質 :(1) 銀白色金屬元素, 常溫常壓下呈固態 (2) 鋁的活性大, 容易氧化 但形成的氧化鋁薄層緻密不易脫落, 可保護內部金屬不會氧化 (3) 鋁為地殼中含量第一多的金屬元素 含量第三多的元素 2. 用途 :(1) 可製作鋁門窗 鋁箔 鋁箔包 鋁鍋 (2) 鋁的合金密度小, 又堅硬, 可製造飛機 (3) 鋁鎂合金質地輕 強度佳 導熱性良好, 可作為筆記型電腦的機殼 攝影器材等材料 ( 五 ) 鎢 W 1. 性質 :(1) 銀白色金屬元素, 常溫常壓下呈固態 (2) 質硬, 熔點最高的金屬, 高達 用途 :(1) 鎢可作為電燈泡的燈絲 (2) 碳和鎢的化合物, 非常堅硬, 可製鑽孔 切割 研磨的工具 5

50 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第五章物質的基本結構 班級 : 座號 : 姓名 : ( 六 ) 鐵 Fe 1. 性質 : 銀白色金屬元素, 常溫常壓下呈固態 2. 用途 : ( 1) 鐵在工業上是很重要的物質, 自然界的鐵大多以鐵的氧化物形式存在 需要提煉, 提煉後分為 : (A) 生鐵 ( 鑄鐵 ): 用焦煤在高溫時, 將鐵礦 ( 氧化物 ) 煉成的鐵稱為生鐵, 大部份的生鐵都用來煉鋼 a. 含碳量高, 也含其他雜質, 質硬且脆 b. 凝固時, 體積稍微膨脹, 適合鑄造, 常用來製造鐵管和普通鐵器 (B) 熟鐵 ( 鍛鐵 ): 將生鐵中的雜質去除, 就得到熟鐵 熟鐵是很純的鐵, 富延展性, 適合鍛造 (C) 鋼 : 鋼的含碳量介於生鐵與熟鐵間, 兼具生鐵與熟鐵的優點, 既宜鑄造, 又宜鍛接, 用途極廣 含碳 雜質的量硬度 ( 延展性 ) 用途生鐵最多最好 ( 最差 ) 鑄造 煉鋼 練熟鐵鋼適中適中 ( 適中 ) 鑄造 鍛接熟鐵最少最差 ( 最好 ) 高溫鍛接 (2) 鋼的合金可使用於多種用途 : (A) 不鏽鋼 : 鋼 + 鎳 (Ni)+ 鉻 (Cr) 的合金, 可用於餐具及醫療 (B) 鉻鋼 : 鋼 + 鉻的合金, 可用於鐵軌 建築 造船 (C) 鎢鋼 : 鋼 + 鎢的合金, 可用於剃刀 鑽頭 鉗子等工具 (3) 氧化鐵粉 : 鐵的氧化物, 為一種磁性物質, 大量使用在公共電話卡 電腦磁片 錄音 ( 影 ) 帶等 ( 七 ) 汞 Hg 1. 性質 :(1) 銀白色金屬元素, 在常溫常壓 (25,1atm) 下, 唯一的液態金屬, 俗稱水銀 (2) 熔點 -38.9, 沸點 用途 :(1) 溫度計 : 因為常溫下為液態, 熱膨脹均勻 (2) 氣壓計 : 密度大 (13.6g/cm 3 ) (3) 日光燈管含有微量的汞蒸汽 : 汞蒸氣放電時, 發出紫外線, 照在燈管上的螢光物質, 發出可 見光 (4) 水銀電池含有氧化汞 3. 汞及汞的化合物 : 有毒性, 要確實回收 ( 日光燈 電池 ), 若不慎溢出, 要使用真空法吸取清除, 若細 縫中還剩於少量汞, 可加入鋅 (Zn) 或硫 (S) 與水銀作用後, 再用真空法吸除 ( 八 ) 鈦 Ti 1. 性質 :(1) 銀白色金屬元素, 常溫常壓下呈固態 (2) 在空氣中表面易形成保護膜, 是耐腐蝕的優良材料 2. 用途 :(1) 二氧化鈦, 俗稱鈦白粉, 白色粉末, 無毒, 常作為油漆 瓷釉的顏料 (2) 鈦與多種金屬形成鈦合金, 具有質輕堅固的特性, 應用於植牙材料 人工骨骼 高爾夫球桿 飛機 太空梭機身 等 6

51 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第五章物質的基本結構 班級 : 座號 : 姓名 : II. 非金屬元素 ( 一 ) 矽 Si 1. 性質 :(1) 灰褐色非金屬元素, 常溫常壓下成固態 (2) 地殼中元素含量第二名,( 前四名的是氧 矽 鋁 鐵 ) ( 主要形式二氧化矽或矽酸鹽 ) 2. 用途 :(1) 玻璃 砂石中含有氧和矽的化合物 (2) 電晶體的成分主要是矽 ( 美國電子工業最興盛的地區 - 矽谷 ) ( 二 ) 碳 C 1. 性質 :(1) 日常所見的碳粉為黑色的非金屬元素, 常溫常壓下成固態 鑽石 ( 元素 ) 1. 鑽石 ( 金剛石 ) 是所有物質中最硬的, 成透明無色, 光線照射下顯的光彩奪目 2. 不導電石墨 ( 元素 ) 1. 黑色固體, 俗稱黑鉛, 可以導電的非金屬, 可作為乾電池的電極 (+) 2. 十分柔軟, 受外力十分容易剝落, 因此用來製作鉛筆蕊 芙 ( 元素 ) 1. 由六十個碳原子組成 (C 60 ), 結構與石墨類似, 所以能導電 (2) 碳元素因碳粒子排列方式的不同, 常見三種不同形式與性質, 稱為同素異構物 ( 同素異性體 ) 補充 :(1) 紅磷與白磷都是元素 - 磷,(2) 氧與臭氧都是元素 - 氧, 但原子排列方式 ( 結構 ) 不同 2. 各種含碳物質的特性與用途 (1) 木炭 ( 混合物 ): 主要成份是碳元素, 碳粒子排列凌亂 (2) 活性碳 ( 混合物 ): 主要成份是碳元素, 由於其結構中有許多小孔洞, 可吸附雜質 ( 脫色 除臭 ) 可吸附水中的雜質 : 飲水機濾心 吸附空氣中的雜質 : 活性碳口罩 (3) 瓦斯 ( 混合物 ): 由數種含碳的化合物混合所組成 a. 瓦斯燃燒時, 調整瓦斯與空氣的比例, 若呈黃色 - 燃燒不完全, 溫度較低, 未燒完的碳會附著在鍋底, 使鍋底燻黑 若成藍色 - 燃燒完全, 溫度較高 b. 瓦斯中毒就是一氧化碳中毒, 所以燃燒東西時要通風 (4) 雷射印表機以及影印機在列印時, 是利用碳粉附著在紙上, 顯現出黑色的字或圖案 ( 三 ) 硫 S 1. 性質 :(1) 黃色非金屬元素, 常溫常壓下為固體, 存在火山與溫泉 (2) 純硫是無臭 無味 黃色易脆的固體, 不溶於水 2. 用途 : 可製造火藥及硫酸等化學藥品 3. 硫的化合物 : (1) 硫化氫 (H 2 S) 氣體 : 無色 比空氣重, 具特殊臭味 有毒, 存在於火山氣體及硫磺溫泉蒸汽中 (2) 二氧化硫 (SO 2 ) 氣體 : 無色 有毒 有刺激性味道, 會造成空氣污染, 是酸雨的主因 硫燃燒時, 火焰呈藍色, 生成二氧化硫氣體 反應式 :S+O 2 SO 2 ; 此氣體溶於水形成亞硫酸, 為酸雨的主因 反應式 :SO 2 +H 2 O H 2 SO 3 7

52 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第五章物質的基本結構 班級 : 座號 : 姓名 : III. 金屬與非金屬元素的比較 ( 一 ) 金屬元素的一般性質 : 1. 多數的金屬具有較高的熔點與沸點 在室溫 (25 ) 與約一大氣壓下, 大部分金屬都是固態, 汞 ( 水銀, 熔點 -38 ) 是唯一的例外 2. 銫的熔點為 28 鎵的熔點為 29.8, 在天氣炎熱時, 也能夠以液態存在 3. 大部分金屬表面都是銀灰色 ( 銀白色 ), 例外 : 金 - 色 銅 - 色 4. 大部分金屬表面都有光澤, 但若表面有 則會使光則消失 5. 金屬具有延性 - ; 展性 - 延性 展性最好的是 6. 金屬是電與熱的良導體, 可用來做電線 鍋子 導電 導熱性最好的是, 其次是 電線一般都是 線 ( 二 ) 非金屬元素的一般性質 : 1. 常溫常壓下, 不同種類的非金屬元素有固 液 氣 不具光澤, 顏色也有許多種 例 : 碘是 色 體 ; 溴是 色 體 ; 氯是 色 體 氟是 色 體硫是 色 體 ; 碳是 色 體 ; 氫 氧 氮是 色 體 2. 非金屬元素的某些性質與金屬元素恰好相反, (1) 固體的非金屬元素延展性差, 容易敲碎 (2) 大多數為熱與電的不良導體 非金屬元素中只有石墨 芙能導電, 鉛筆筆芯就是石墨 叫我第一名 : 元素之最 1. 熔點最低的金屬元素 : ; 熔點最高的金屬元素 : 2. 硬度最高的金屬元素 : ; 硬度最高的非金屬元素 : 3. 導電性 導熱性最佳 : ; 次佳 : 4. 延展性最佳 : 5. 密度最小的元素 : 6. 活性最小的金屬元素 : ; 活性最大的金屬元素 : (Fr Li Na K 等元素活性大, 存於石油中 ) 7. 地殼中含量最多的元素 : 順序 : > > > ( 地殼中含量最多的金屬元素 : ) 8. 空氣中含量最多的元素 : 順序 : > > 六 化合物: 1. 化合物的形成 : 元素間相互反應結合可形成化合物 2. 化合物經普通的化學方法可分解成元素或產生其他的化合物 3. 化合物的性質與組成的元素性質不同 例 : 二氧化硫不具有硫與氧氣的特性 8

53 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第五章物質的基本結構 班級 : 座號 : 姓名 : 5-3 物質結構與原子 一 物質的結構 : ( 一 ) 歷史的發展 : 1. 德謨克利特 : 希臘哲學家德謨克利特 ( 西元前 460~370 年 ) 認為 世界任何物質都是由不可分割的微小 粒子 - 原子所構成 ; 藉由原子之間不同外型 排列與位置, 可組成萬物 2. 亞里斯多德 : 亞里斯多德 ( 西元前 384~322 年 ) 反對原子觀點, 認為 物質是由四種特殊元素 - 水 土 火 氣, 以不同比例組合而成 3. 十六世紀前的化學家 : 沿用此基本元素觀念, 認為 物質主要是由三種具有特殊性質的元素 - 汞 硫 ( 二 ) 道耳吞原子說 : 鹽所構成 1. 十八世紀末, 英國科學家道耳吞 (1766~1844) 在研究為何氣體可均勻混合在一起, 而不會使形成重的氣體在底層, 輕的氣體在上層的層次分明狀況時, 使得他將原子的觀念重新引入化學, 並釐清了元素的意義 2. 十九世紀初, 道耳吞根據實驗結果提出 (1) 物質是由 原子 所構成, 原子為最小粒子, 不能再分割 推論 : 元素基本的組成粒子為, 構成氧元素的叫氧原子 碳元素的叫碳原子 (2) 同一元素的原子, 具有相同的質量與性質 ; 不同元素的原子, 質量與性質均不同 推論 : 氧原子的質量 大小與碳原子不會相同 ( 氧碳 ) (3) 不同元素的原子能夠以固定的簡單整數比結合成化合物 推論 : 二氧化碳 (CO 2 ), 由兩個氧原子和一個碳原子化合而成 (4) 化學反應 : 原子間以新的方式結合成另一種物質, 在反應的過程中, 原子種類 數目 大小均不變 ( 不會產生新的原子, 或使任一個原子消失 ) 推論 : 由道耳吞原子說可解釋 現代科學修正 : 道耳吞原子說並不完全正確 1. 原子是可以分割 ( 原子是由電子 中子 質子組成 ) 2. 同一元素的原子可能有不同質量 ( 同位素, 如碳的同為素有 ) 3. 某些結晶化合物, 因晶體的缺陷, 違反了整數比化合原則 ( 非計量化合物, 如鎳與氧在高溫時形成氧化鎳, 鎳原子 : 氧原子 =0.97:1.00) 4. 核反應時, 原子會發生變化, 從一種原子轉變成另一種原子 3. 道耳吞是第一位將元素 原子 重量三種觀念結合在一起的化學家 開啟化學研究的新方向 - 化學計量 9

54 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第五章物質的基本結構 班級 : 座號 : 姓名 : 二 原子結構演進的歷史 : 原子可以再分割 ( 一 ) 電子的發現 : 1. 發現者 : 湯木生 (1856~1940) 2. 過程 : 高壓放電管實驗, 在管中填入不同氣體元素, 發現皆有帶相同負電荷 質量為氫原子千分之一的粒子被釋放出來 電子 3. 推論 : 所有原子之中皆有此種帶負電的粒子, 稱為 電子 4. 成就 : 從此原子不再被視為構成物質的最小粒子 5. 湯木生原子模型 : 原子內的結構是非常均勻的, 而電子均勻分在於其中 ( 西瓜模型 ) ( 二 ) 原子核的發現 : 1. 發現者 : 紐西蘭科學家拉賽福 (1871~1937) 2. 過程 :1911 年, 以帶電正粒子撞擊金屬薄片實驗顯示 (1) 大部分粒子皆可穿透金屬 (2) 少部分粒子不可穿透, 甚至有完全反彈回來的情形 3. 推論 : (1) 原子內部大部分是虛空的 - - (2) 所有質量幾乎全部都集中在一個很小的中心點上, 並稱此中心為原子核 + - (3) 原子核帶有正電荷 - 4. 拉賽福原子模型 : 有核心的存在 ( 行星模型 ) - - (1) 原子為電中性, 固等量的負電子, 會遠遠的在核心外繞著原子核運轉, 而又不會脫離開原子核 ( 2) 電子運動的範圍可代表原子的大小, 原子的半徑約為 0.1 奈米, 約是原子核半徑的 10 萬倍 5. 波耳原子模型 : (1) 1913 年, 丹麥科學家波耳 (1885~1962) 從原子光譜實驗中, 獲得啟示, 提出非常吻合實驗結果的假設 : 電子可以且只能夠在一些少數的特殊圓形軌道上運行 (2) 波耳的電子軌道觀念, 可簡化並清晰的描述許多物質的化學性質, 因此至今依然普遍的被使用 ( 三 ) 質子的發現 : 1. 發現者 : 紐西蘭科學家拉賽福 (1871~1937) - 2. 過程 : 1919 年, 再以帶電正粒子撞擊各種原子核實驗, 發現都有帶正電的粒子, 此粒子的質量與氫原子相同 3. 推論 : 原子核有此種粒子的存在, 稱為 質子 ( 四 ) 中子的發現 1. 研究原因 : 至波耳原子模型, 科學家都還認為原子核都由質子構成 但若如此, 原子無法維持電中性 例 : 鋰原子核質量為質子的七倍, 應該有七個質子 (+7), 而鋰原子卻只有三個電子 (-3) 2. 發現者 : 英國科學家查兌克 (1891~1974) 3. 過程 :1932 年, 以粒子撞擊原子核, 產生了一種質量與質子幾乎相同, 且不帶電的中性粒子 中子 4. 推論 : 原子核內皆有中子存在 例外 : 氫原子核中無中子 10

55 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第五章物質的基本結構 班級 : 座號 : 姓名 : 三原子的結構理論 : ( 一 ) 原子構造 1. 道耳吞的原子說認為 : 原子是構成物質的最小粒子 ( 需修正 ) 2. 經由實驗發現原子實際上是由更小的粒子所組成 : 原子 ( 二 ) 原子結構模型 : 立體圖平面圖 1. 分布狀況 : 原子核帶 電, 由帶正電的質子與不帶電的中子所組成, 位居原子中心, 體積極小, 而質量比電子大很多 2. 運動狀況 : 電子受到原子核的吸引, 環繞原子核運動, 如行星繞太陽運行 3. 原子大小 : 電子運動範圍即原子的大小 一般而言, 原子核的半徑只有原子半徑的十萬分之一 ( 三 ) 原子的特性 : 帶正電 原子核 質子 中子 電子軌域 ( 電子雲 ) 帶正電 不帶電 電子 帶負電 帶負電 發現順序 發現者 電性 電量 位置 質量 電子 (e) 最早 1897 年湯木生 電 C 原子核外最小 質子 (p) 其次 1919 年 拉塞福 電 C 原子核內 中子 (n) 最晚 1932 年 查兌克 0 原子核內 1. 電性 : 因為原子是電中性, 質子數 電子數 但中子數不一定等於質子數 兩者質量約略相同, 為 電子的 倍 ( 質子與電子的電量相等, 電性相反 ) 2. 質量 : 因為一個質子的質量約是電子質量的 1840 倍, 又一個質子的質量約等於一個中子, 因此 原子質量 原子核的質量 = 中子質量與質子質量的總合 3. 質量數 質量數 = + 原子量 (1) 質量數 原子質量 (2) 質量數越大, 原子質量也越大 4. 原子序 元素的原子核中所含的, 稱為此元素的 ( 原子序 = 質子數 = 電子數 ) 原子核中的質子數決定了 :(1) 這個元素在週期表上的位置判斷原子種類的主要依據 (2) 這個原子的化學性質 例 : 原子序 H=1 就代表氫原子中有 1 個質子 1 個電子 原子序 O=8 就代表氧原子中有 8 個質子 8 個電子 質量數 12 原子序 6 C 元素符號 11

56 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第五章物質的基本結構 班級 : 座號 : 姓名 : 5-4 週期表與規律性 I. 元素的分類有助於科學家對元素的性質與反應作系統的研究一 方類方式: 1. 物理性質 : 與 2. 物質狀態 : 3. 化學性質 : 化學性質相似的元素在排列在週期表上的同一縱行, 稱為 例 :1. ( ): 氫 鋰 鈉 鉀 銣 銫 鍅 2. ( ): 鈹 鎂 鈣 鍶 鋇 鐳 3. ( ): 氟 氯 溴 碘 砈 4. ( ; ): 氦 氖 氬 氪 氙 氡 II. 元素週期表一 早期週期表 : 世紀科學家嘗試根據元素性質, 將元素分類, 藉以瞭解元素的規律性 2. 西元 1869 年, 俄國科學家, 將元素以原子量的順序由小到大排列, 發現大部分性質相近的元素會有週期性的變化 二 現代週期表 : 1.20 世紀科學家發現, 將元素以 大小排列, 則化學性質相似的元素將會規律性的重複出現, 經歸納修正後, 完成目前通用的元素週期表 2. 元素週期表上的元素排列依原子序大小, 由小至大, 由左至右, 由上而下依序排列 3. 現行週期表共分 7 列 18 行 (18 族或 IA~VIIIA 與 IB~VIIIB 族 ), 每列稱為一, 每行稱為一 ( 其中 行的元素又可視為一族, 稱為 VIIIB 族 ) 4. 同一族的元素具有相似的化學性質 ( 最外層電子數相同者, 化學性質相似, 為同一族 ), 如 (1) 第 1 族 ( IA 族 ), 鈉與鉀都會與水發生激烈反應, 稱為鹼金族, 質地鬆軟 活性極大 熔點 質地 與水反應 與水反應後遇石蕊試紙 鋰 Li 180 軟 產生嘶嘶聲 藍色 鈉 Na 98 很軟 產生淡黃色火焰 藍色 鉀 K 63 非常軟 產生淡紫紅色火焰 藍色 (2) 第 18 族 (VIIIA 族 ), 氦 氖 氬 氪 氙 氡, 活性極小, 化學性質安定, 又稱為 或 (3) 利用週期表可以系統的瞭解元素的化學知識 ( 舊稱 或 ) 12

57 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第五章物質的基本結構 班級 : 座號 : 姓名 : 5-5 分子與分子式 I. 分子原子說提出之後, 科學家發現物質雖然由原子所構成, 但在自然界中大多數物質不以 單一 個原子的狀態存在, 而以兩個或兩個以上的 組合 狀態存在 一 定義 : 能夠表現出物質特性的最小粒子, 稱為分子 1. 一般分子由兩個或兩個以上原子組合而成,( 例外 : 鈍氣, 單原子分子 ) (1) 單原子分子 : (He Ne Ar Kr Xe Rn) (2) 雙原子分子 :O 2 N 2 H 2 CO (3) 多原子分子 :O 3 H 2 O CO 2 H 2 SO 4 2. 元素分子與化合物分子 ( 1) 元素的分子 : 由 種原子組成 (A) 非金屬元素 : 氧氣 (O 2 ) 氮氣(N 2 ) 氦(He); (B) 金屬元素 : 都以 狀態存在 :Fe Ca (2) 化合物的分子 : 由 種原子組成 例 : 水 (H 2 O) 二 成因: 因為以分子狀態存在比較 例 : 在自然界中沒有單獨存在的氧原子, 氧分子 (O 2 ) 或臭氧分子 (O 3 ) 1. 原子最穩定的狀態就是電子軌道最外層有 個電子, 稱為八隅體 例外 : 氫與氦最安定狀態是電子軌道最外層有 個電子 2. 元素週期表上,IA ~VIIIA 族分別代表最外層電子有 1~8 個 因此 VIIIA 族已經是最穩定的狀況, 所以稱之為鈍氣 3. 所以原子與原子之間會形成分子都是為了 ( 一 ) 電子的轉移 : 常見於金屬與非金屬形成的化合物分子中 ( 如 NaCl NaOH ) 鎂原子 (Mg) 與兩個氯原子 (Cl), 形成的氯化鎂 (MgCl 2 ): 1. 鎂是 IIA 族, 鎂原子最外層電子有 2 個, 再丟去 2 個電子就很穩定 氯是 VIIA 族, 氯原子最外層電子有 7 個, 再多 1 個電子就很穩定 2. 因此當反應發生反應時, 鎂原子會將最外層的 2 個電子, 分別送給兩個氯原子, 此時 : (1) 鎂原子失去兩個電子後, 因為質子數比電子數多 2 個, 鎂原子 (Mg) 則變成帶正電的鎂離子 ( Mg 2+ ) (2) 兩個氯原子各得到 1 個電子後, 此時質子數比電子數少 1 個, 氯原子 (Cl) 則變成帶負電的氯離子 ( Cl - ) (3) 鎂離子與氯離子, 彼此帶異性電, 因此相互吸引, 聚在一起形成化合物 ( 二 ) 電子的共用 : 常見於元素分子 (H 2 N 2 ) 及非金屬間形成的化合物分子 (CO 2 H 2 O) 兩個氫原子 (H) 會形成氫分子 (H 2 ): 1. 氫是 IA 族, 氫原子最外層電子有 1 個, 再得到一個電子就很穩定 2. 兩個氫原子聚在一起, 一起分享兩個電子, 對兩個氫原子來說, 最外層好像都有兩個電子, 因此很穩定, 形成氫分子 (H 2 ) 三 化學反應發生時: 原子重新組合, 產生, 但原有的原子不會消失, 也不會產生新的原子 例 : 氫氣 + 氧氣 水 例 : 氮氣 + 氫氣 氨氣 13

58 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第五章物質的基本結構 + 班級 : 座號 : 姓名 : + II. 化合物的形成一 化合物的定義 : 由兩種或兩種以上元素化合而成, 可以用加熱 照光 通電等普通化學方法分解出其他物質的純物質, 稱為化合物 二 化合物的形成方式 : 當發化學變化時, 不同原子的核外部分電子會發生 或, 以結合在一起, 成為安定物質 1. 電子的轉移 :(1) 原子因得失電子而帶電, 則稱為 ( ) (2) 原子得電子, 帶 電, 稱為 ; 原子失電子, 帶 電, 稱為 (3) 正 負離子互相吸引會結合成安定的化合物 如 : 金屬與非金屬化合物 -NaCl MgCl 2 2. 電子的共用 : 兩個帶正電的原子核共同吸引共用電子而結合 如 : 非金屬與非金屬化合物 -CO 2 三 離子的結合 :(1) 為了穩定, 發生電子轉移 ;(2) 分子維持 1. 原子間為了更加穩定, 因此形成分子時, 原子周圍的電子會發生轉移, 使原子呈現 帶電 的狀態, 也就是所謂的 此時所帶的電荷量稱為 2. 離子最後會因彼此間的 力, 互相吸引而形成 的分子 兩元素結合時請注意 (1) 一般來說, 正離子寫在前面 負離子寫在後面 例外 : 有機酸類 - 醋酸 CH 3 COOH (2) 算帶電量的最小公倍數 離子表 : 此處僅列國中常見離子 背 原子價 簡單離子 原子團根 帶 +1 氫 H + 鈉 Na + 鉀 K + 銀 Ag + 亞銅 Cu + + 銨根 NH 4 正 +2 鎂 Mg 2+ 鈣 Ca 2+ 銅 Cu 2+ 汞 Hg 2+ 鋅 Zn 2+ 亞鈷 Co 2+ 亞鐵 Fe 2+ 電 +3 鋁 Al 3+ 鐵 Fe 3+ 帶 -1 氯 Cl - 溴 Br - 碘 I - 氫氧根 OH - 負 硝酸根 NO - 3 電 醋酸根 CH 3 COO -2 氧 O 2- 硫 S 2- 例 :(1) 氯化鈉 (2) 氯化鎂 (3) 氫氧化鈉 (4) 氫氧化鎂 (5) 硝酸鋅 碳酸根 CO 2-3 硫酸根 SO 亞硫酸根 SO 3-14

59 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第五章物質的基本結構 班級 : 座號 : 姓名 : III. 化學式一 化學式的意義 : 以元素符號及下標數字表示純物質之組成 ( 元素 化合物的分子 ), 又可細分為簡式 ( 實 類表示特性實例 : 醋酸 ( 乙酸 ) 驗式 ) 分子式 結構式 示性式 電子點式等, 其中最常用的為分子式 1. 化學式的分類化學式種簡式 ( 實驗式 ) 分子式結構式示性式電子點式 原子種類 原子最簡單整數 比 原子種類 原子確實數目 原子種類 原子確實數目 原子結合方式 原子種類 原子確實數目 官能基特性 CH O C 2 H 4 O 2 CH 3 COOH 2 (1) 一般來說, 示性式常用於有機化合物 (2) 電子點式, 高中後才會使用 2. 化學式的功用 : 表達 (1) 元素分子的組成原子數目例 : 氧氣分子 O 2 (2) 化合物分子的組成元素種類與結合原子數目的比例關係 例 : 水分子 H 2 O 二 分子式說明: 1. 分子內部以下標數字表示原子數目 (1 可省略 ) 2. 元素符號表示原子種類 3. 分子式前的數字表分子的個數例 : 氫氣分子式 H 2 ( ) 每個氫分子有兩個氫原子 5H 2 ( ) 五個氫分子 三 分子式的寫法 : 元素的分子式 背 2H ( ) 兩個氫原子 5H 2 ( ) 無此表示法 原子種類 原子確實數目 電子分佈情形 1. 單原子分子 : 氦 氖 氬 氪 氙 氡 分子式 : 2. 雙原子分子 : 氫 氧 氮 氟 氯 溴 碘 分子式 : 3. 多原子分子 : 硫 磷 ( 白磷 ) 碳( 芙 ; 碳六十 ) 分子式 : 化合物的分子式 各元素結合量有一定限制, 需依實驗決定, 不可杜撰 1. 一般化合物, 金屬元素的符號寫在 面, 非金屬元素的符號寫在 面, 中文名稱和分子式元素符號的順序相反例 : 食鹽分子式 : ( 氯化鈉 ;1:1) 氯化鈣分子式 : ( 氯化鈣 ;1:2) 2. 氧化物中, 氧的元素符號寫在 面例 : 氧化鎂 MgO 二氧化碳 CO 2 3. 一般非金屬元素間所形成的化合物, 氫的元素符號寫在 面例 : 氯化氫 HCl 水 H 2 O 15

60 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第五章物質的基本結構班級 : 座號 : 姓名 : 4. 有機化合物之類的分子式, 依碳 氫 氧順序書寫 ( 有機化合物 ) 例 : 葡萄糖分子式 C6H 1 2O 6 蔗糖 :C12H 22 O 11 四 常見化學式的寫法 : 一般寫分子式, 但有機化合物中有官能基的分子寫示性式 常見 化學式 背 練習 : 背 中文名稱水二氧化碳二氧化硫氧化鎂氧化銅硫酸葡萄糖 化學式 中文名稱碳酸氫鈉碳酸鈉氫氧化鈉氯化鈉氯化鈣硫酸鈉二氧化錳 化學式 中文名稱化學式中文名稱化學式中文名稱化學式 水 酒精 ( 示性式 ) 過氧化氫 氯化氫 水溶液 : 雙氧水水溶液 : 鹽酸 二氧化碳氫氧化鈣硫酸 氧化鎂氫氧化鎂亞硫酸 氧化鈉氫氧化鈉醋酸 ( 示性式 ) 氧化銅氯化鈉碳酸 氧化鐵氯化鈣碳酸氫鈉 氧化鋁氯化亞鈷碳酸鈉 氧化汞氯化銨溴化銀 NaHCO 3 CuSO 4 CaCO 3 氯硫氬 五 原子 分子 元素 化合物 純物質與混合物的區別 : 物質 一定組成, 一定性質 純物質 兩種以上純物質組成 原子的種類 元素 混合物 無固定性質 比例 例 : 右圖中 1. 屬於元素的是 2. 屬於化合物的是 3. 屬於混合物的是 4. 屬於純物質的是 (A) 判斷法 是否全部為 Yes: 純物質 是否全部為 同一種分子? No: 混合物 同一種原子? 化合物 性質與原組成元素無關 原子 兩種以上的元素組成同種原子所組成 (B) Yes: 元素 No: 化合物 分子 分子 (C) 不同種原子 所組成 Yes: 元素 No: 化合物與化合物 化合物與元素 (D) 16

61 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第五章物質的基本結構 班級 : 座號 : 姓名 : 17

62 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第六章溫度與熱流 班級 : 座號 : 姓名 : 第六章溫度與熱流 6-1 冷熱程度 - 溫度 一 溫度的意義 : 1. 溫度 : 是表示物體 的物理量 2. 當我們觸摸到一個物體, 若感覺到熱代表物體的溫度 人體的溫度 ; 若感覺到冷代表物體的溫度 人體的溫度 3. 但由於人對於溫度的感覺, 並且太熱 太冷 ( 溫度太高 太低 ) 時人體也不可以直接感覺 因此我們要準確量測溫度, 就必須使用一種工具 : 二. 溫度計的意義 : 1. 溫度計 : 是一種 的工具 2. 常見的溫度計有體溫計 氣溫計等 最早的溫度計 : 伽利略溫度計 三 溫度計原理 : 1. 大部分的溫度計是利用物體的 現象所製成的 2. 都可以做為溫度計 3. 量測溫度的靈敏度 : 氣體 液體 固體 4. 一般溫度計的材料通常是 或染色的, 其中 : 水銀溫度計酒精溫度計優點 1. 水銀隨溫度的膨脹, 所以準確性較 1. 價格便宜 2. 且水銀的沸點高, 能量測的溫度範圍較 2. 加入紅色染料, 容易觀察 缺點銀白色水銀, 觀察較不易 誤差較大, 測量範圍較小 5. 還有一部分溫度計不是使用熱脹冷縮的現象, 例如 : 四 常用的溫標 : 攝氏溫標 ( ) 華氏溫標 ( ) 1. 溫標 : 溫度的 水結冰 常用的兩種溫標 (1) 攝氏溫標 : 單位記作 水沸騰 (2) 華氏溫標 : 單位記作 人體溫 幾種溫度的以兩種溫標表示的對照 3. 溫標換算 : 利用: 長度比 (1) 攝氏 ( ) (2) 華氏 ( ) (3) 自訂溫標 (X) 4. 凱氏 (K) ( 絕對溫標 ) (1) 絕對 0 度 =0K= A 藍 C 0 F 32 X B (2)C=K = = = C F X 紅 A B 5 C= ( F 32) 0 32 B 9 五 水的脹縮實驗 : 1. 在水中加入紅墨水, 是為了 2. 水的脹縮是 的變化, 又由於膨脹的體積 = 管子截面積 高度的變化量, 因此管子越, 水柱高度的變化越明顯 3. 若熱源在錐形瓶外, 則因瓶身先受熱膨脹, 所以管中水柱應先 後 若以冰冷卻錐形瓶外部, 則因瓶身先受冷縮小, 所以管中水柱應先 後 1

63 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第六章溫度與熱流六 地球表面的溫度變化 : 1. 氣溫的測量 : (1) 通常所謂的氣溫, 是指地表的大氣溫度 班級 : 座號 : 姓名 : (2) 標準的氣溫測量是離地面 1.2~2 公尺高, 且空氣流通的百葉箱內, 要避免太陽直射及附近建築物 的影響 (3) 一般來說, 氣溫是隨時改變的, 一天以當中以下午的氣溫最高, 黎明氣溫最低 2. 高空及海洋的溫度變化 : (1) 在地表的對流層中, 隨著高度升高, 氣溫也隨之改變, 平均每上升 1 公里, 氣溫下降 (2) 噴射機在高空飛行時, 因為飛機外氣溫多在 0 以下, 所以機體都要有除冰設計 (3) 海洋的溫度也隨著海水深度的不同而改變 (4) 海平面以下約 100~200 公尺內的海水, 為太陽光所能照射的範圍, 水溫較高, 是海洋生物主要的 活動區域 此區以下, 水溫逐漸降低 練習題 例 1. 有關溫標的敘述, 下列何者錯誤? (A) 溫標為標示溫度高低的單位 (B) 一般常用的溫標為攝氏溫標及華氏溫標 (C) 實驗室常用克氏溫標, 此溫標為紀念克耳文而命名 (D) 無論使用哪一種溫標, 同一溫度的數值皆相同 例 2. 婉君自製一溫度計, 測量水的冰點為 30 X, 沸點為 90 X, 若將此溫度計測量一杯熱水, 其水溫為 66 X, 試問此溫度約為多少? (A)60 (B)70 (C)80 (D)90 例 3. 今天郭博士想定一個屬於自己專用的溫標, 他設純水結冰時溫度為郭氏 28 度 純水沸騰時溫度為郭氏 428 度, 假定 X 表示攝氏溫度 Y 表示郭氏溫度, 請找出換算公式 Y=aX+b 中的 a b 各為多少? (A)4 4 (B)28 4 (C)2 28 (D)4 28 例 4. 小華將一錐形瓶內裝 35 的墨水, 在瓶口插上附有橡皮塞的細玻璃管, 水面位置在 6 公分處 ; 若將裝置放在冷水中, 平衡後的溫度為 20, 則此時水面位置在 3 公分處 ; 若將此裝置放入熱水中, 平衡後的溫度為 50, 其水面位置在 9 公分處, 如圖所示, 試根據這過程回答下列問題 : (1)( ) 小華將 35 的錐形瓶置入 20 的冷水時, 發現細玻璃管中的水面高度如何變化, 直到熱平衡為止? (A) 先升後降 (B) 先降後升 (C) 一直上升 (D) 一直下降 (2)( ) 若小華將錐形瓶放入一未知溫度的水中, 經過一段時間熱平衡之後, 水面高度達到 7.5 公分的位置, 試問此時水溫應為多少? (A)40 (B)42.5 (C)50 (D)52.5 2

64 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第六章溫度與熱流 6-2 熱是什麼? 班級 : 座號 : 姓名 : 一 熱是一種能 ( 所以稱為 ) 1. 能有許多種形式, 熱是其中之一 2. 熱在不同的物體間傳遞, 溫度差異是造成熱傳遞的主因 熱量熱量從溫度 的物體傳遞至溫度 的物體 溫度高溫度低 3. 一般而言, 一個物體吸收熱時 ( ), 溫度 ; 一個物體放出熱時 ( ), 溫度 但有例外 : 物質狀態改變的過程 ( 如熔化 汽化 昇華等物質三態變化過程 ), 雖然也是吸熱或放熱過程, 但是溫度不變 4. 物體吸熱的多少 放熱的多少或熱傳遞的多少稱為熱量 ( 熱的多寡 數量 ) 二 熱量的單位 1. 常用的熱量單位 :, 簡稱 ( ) 2. 卡的定義 : 使 1 公克的水上升 1, 所吸收的熱量, 稱為 1 卡 使 1 公克的水下降 1, 所放出的熱量, 稱為 1 卡 3. 仟卡 :1 仟卡 = 卡 練習 :1 公克的水上升 2, 需要吸收多少卡的熱量? 2 公克的水上升 1, 需要吸收多少卡的熱量? 2 公克的水上升 2, 需要吸收多少卡的熱量? m 公克的水上升 ΔT, 需要吸收多少卡的熱量? H =m ΔT 水的熱量變化量 (H)= 水的質量 (m) 水的溫度變化量 (ΔT) 三 水溫的變化和加熱時間 質量之間的關係 1. 同質量的水, 升高的溫度與吸收的熱量 ( 或加熱時間 ) 成 2. 吸收相同熱量時, 上升的溫度與水的質量成 熱源每分鐘提供 1000 卡 上升溫度( ) ) ) 水的質量一定 (100g) 上加熱時間固定 (2 分 ) 50g 的水上40 升40 升40 30 溫溫度30 100g 的水度30 20 ( 20 ( 20 (3). 若以相同的瓦斯爐加熱 200g,20 的水,5 分鐘後水溫變為? g 的水 加熱時間 ( 分 ) 加熱時間 ( 分 ) 水的質量 (g) 練習 100g,20 的水以瓦斯爐加熱 5 分鐘後, 溫度變為 32, 請問 (1) 瓦斯爐每分鐘提供多少熱量? (2) 請問加熱 10 分鐘後溫度變為? 3

65 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第六章溫度與熱流 6-3 物體受熱後溫度變化的難易 ( 比熱 ) 班級 : 座號 : 姓名 : 一 比熱 : 1. 比熱 (s): 使 1 公克的物質上升 ( 下降 )1, 所吸收 ( 放出 ) 的熱量, 稱為比熱 2. 比熱的單位 : ( 水的比熱 =1cal/g 銅的比熱 =0.093cal/g ) 3. 兩個質量相同的不同物體, 當吸收了相同的熱量後, 上升的溫度會不同 二 熱量 溫度變化量 質量 比熱間的關係 : 練習 :1 公克的銅上升 2, 需要吸收多少卡的熱量? 2 公克的銅上升 1, 需要吸收多少卡的熱量? 2 公克的銅上升 2, 需要吸收多少卡的熱量? m 公克的銅上升 ΔT, 需要吸收多少卡的熱量? 上升40 200g 的銅溫度30 ( 20 ) g 的水 加熱時間 ( 分 ) 最後得到 : H = M s ΔT 重要公式 : 1cal=1g 1cal/g 1 H= M= s=, 每 1 公克的物質上升 ( 下降 )1, 所吸收 ( 放出 ) 的熱量 ΔT= = = 三 比熱的性質 : 1. 比熱對物質的影響 :(1) 以同一熱源加熱相同時間, 相同質量的兩物質, 比熱大, 溫度上升少 ; 移除熱源後, 比熱大的物質, 溫度下降也少 (2) 比熱 的物質容易變冷或變熱 ; 比熱 的物質則較不容易變冷或變熱 例 : 夏天的砂灘與海 例 : 冬天的水與洗手台 海風與陸風 水的比熱 > 陸地的比熱, 1. 因此在白天日曬時, 陸地溫度 海水溫度, 吹 2. 因此在晚上散熱時, 陸地溫度 海水溫度, 吹 熱熱空空氣晚上氣上上升白天升低溫 高溫 高溫 低溫 2. 常見物質比熱 : (1) 在室溫下常見物質的比熱 : 物質 水 鐵 鋁 空氣 砂 冰 比熱 (cal/g ) (2) 一般而言, 金屬的比熱較, 因此加熱或冷卻時, 其溫度容易改變 (3) 水在一般物質中算是大比熱的物質 4

66 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第六章溫度與熱流 班級 : 座號 : 姓名 : 四 題型分析 : H = M s ΔT 1. 代數法 : 四個變數中, 僅一個未知, 將其他三個數值帶入即可解出 老師講解 同學練習 (1).6g 的銀塊, 溫度由 35 上升至 85, 需熱 15 cal, 求銀塊比熱 =? (2). 有密度 1.2g/cm 3, 比熱為 0.8 cal/g 的某液體 100 ml, 今將其溫度由 35 升至 80, 需熱多少卡? (3) 以每分鐘提供 500cal 熱量的瓦斯爐對 g 的水加熱, 請問加熱到沸騰需要多久? (4) 以每分鐘提供 500cal 熱量的瓦斯爐對 g 的水加熱, 請問加熱 5 分鐘後水的溫度為何? (5). 質量均為 100g 的甲 乙兩物體, 同置於一穩 定熱源上加熱, 其溫度與加熱時間關係如下 圖, 已知甲的比熱為 0 3cal/g, 求乙的比 (1).12g 的銅塊, 溫度由 23 上升至 73, 需熱 54 cal, 求銅塊比熱 =? (2). 有密度 7.9g/cm3, 比熱為 0.11 cal/g 的鐵球 200g, 今將其溫度由 10 升至 60, 需熱多少 卡? (3). 以瓦斯爐加熱 30,200g 的水, 加熱 5 分鐘後 水沸騰, 請問瓦斯爐每分鐘提供多少熱量? (4) 以每分鐘提供 500cal 熱量的瓦斯爐對 100g 的水加 熱, 請問加熱 5 分鐘後水沸騰, 則原來的水溫為 何? ( ) ( 分 ) 5

67 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第六章溫度與熱流班級 : 座號 : 姓名 : 2. 比例法 : 四個變數中, 有固定兩個變數, 比較其他兩者正比與反比 (1)H M 相同,S 與 ΔT 成 (4)M S 相同,H 與 ΔT 成 (2)H S 相同,M 與 ΔT 成 (5)M ΔT 相同,H 與 S 成 (3)H ΔT 相同,M 與 S 成 (6)S ΔT 相同,H 與 M 成 基本練習 (1). 以同一瓦斯爐, 對 100g 的水與 100g 的銅加熱 10 分鐘, 請問誰溫度上升較多? (2). 以同一瓦斯爐, 對 100g 的水與 200g 的水加熱 10 分鐘, 請問誰溫度上升較多? (3). 以同一瓦斯爐, 對不同質量的水與銅加熱 10 分鐘, 發現溫度都上升 20, 請問水與銅誰質量大? (4) 以同一瓦斯爐,100g 的水加熱, 加熱 10 分鐘時與加熱 20 分鐘時, 何時溫度較高? (5) 以同一瓦斯爐, 對相同質量的水與同加熱, 使水與銅都上升 10, 請問何者需要加熱較長的時間? (6) 以同一瓦斯爐, 對室溫下 100g 的水與 200g 的水加熱至沸騰, 何者需要加熱比較久? 進階練習 (1) 今在室溫 (20 ) 中, 放置 A B 兩金屬塊, 以相同的瓦斯爐加熱 10 鐘後, 發現溫度都變為 90, 若 A 的質量為 100g, 則 B 的質量為?(A 比熱 =0.1 cal/g,b 比熱 =0.5 cal/g ) (2) 將質量相同的 A B 兩金屬塊放置室溫 (20 ) 中一段時間後, 放置相同的瓦斯爐上加熱至 80,A 需時 5 分鐘, 請問 B 需時多久?(A 比熱 =0.1 cal/g,b 比熱 =0.5 cal/g ) (3) 質量均為 100g 的甲 乙兩物體, 同置於一穩定熱源上加熱, 其溫度與加熱時間關係如下圖, 已知甲的比熱為 0.3cal/g, 求乙的比熱? ( ) ( 分 ) (4) 已知銅密度 9.0g/cm3, 比熱為 0.09 cal/g ; 鋁密度 2.7g/cm3, 比熱為 0.21 cal/g 今提供等量的熱於體積相同的銅球與鋁球上, 試求兩球上升溫度之比? 6

68 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第六章溫度與熱流 3. 圖表的比較 : 度變化量4. 混合題型 : 加熱時間 ( 分 ) B 溫( ) A 班級 : 座號 : 姓名 : (1) 今有兩質量相同的 A B 兩物質, 至於相同的瓦斯爐上加熱, 加熱時間與溫度變化量關係如左圖, 請問 A 與 B 何者比熱大? S A S B 1. 混合後系統無熱量進出 : Δ H1 + ΔH 2 = 0 2. 混合後系統獲得熱量 : ΔH1 + ΔH 2 > 0 3. 混合後系統失去熱量 : Δ + ΔH 0 H1 2 < (2) 今有 A B 兩塊銅塊, 至於相同的瓦斯爐上加熱, 加熱時間與溫度變化量關係如左圖, 請問 A 與 B 何者質量大? M A M B (1)A 燒杯中裝入 10,200g 的水 ;B 燒杯中裝入 70,100g 的水, 今將兩杯水倒在一起混合, 當達成熱平衡時, 請問水的末溫為?( 假設無熱量損失 ) (2)A 燒杯中裝入 10,200g 的水 ;B 燒杯中裝入 70,100g 的水, 今將兩杯水倒在一起混合, 若損失熱量 1000cal, 當達成熱平衡時, 請問水的末溫為? (3)A 燒杯中裝入 5,200g 的水 ;B 燒杯中裝入 30,50g 的水, 今將兩杯水倒在一起混合, 若獲得外界熱量 500cal, 當達成熱平衡時, 請問水的末溫為? (4) 將 g. 比熱 0.2 cal/g 的鋁塊投入 g 的水中, 若無熱量的損失, 請問當達成熱平衡後, 末溫為? 7

69 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第六章溫度與熱流班級 : 座號 : 姓名 : 6-4 熱量的傳送一 熱的傳播 1. 溫度不相同時, 熱由 傳向 2. 熱都由高溫的傳到低溫, 直到兩者溫度 為止, 溫度相等時稱為熱平衡 二 熱的傳播方式 ( ) 1. 傳導 : 熱經過物體, 由高溫處傳向低溫處的方式, 又稱為 (1) 固體靠傳導的方式傳熱, 傳導的速率 : ( )> > (2) 固體中 比 易導熱 (3) 金屬容易傳導熱, 金屬中 的導熱性最好, 第二好 例 : 因為導熱快速金屬適合用來做鍋子, 而導熱效果不好的非金屬, 如木頭 塑膠等, 則可當鍋子的把手 例 : 冬天時坐木椅與坐鐵椅, 坐鐵椅感覺比較冷 例 : 蚊香放在鐵板上比放在地板上易熄滅 2. 對流 : 對流是藉由 或 的流動而傳熱的方式 (1) 對流的方式是物質受熱後, 密度改變 ( 體積改變 ) 造成 D 大,D 小 (2) 一般物體受熱膨脹, 密度變小而上升 ; 周圍沒被加熱的液體或氣體則流下來填補, 不斷的循環使得熱能夠傳播 (3) 一般來說, 下部變熱或上部變冷時, 容易對流 例 :a. 爐火應裝在下方 ( 燒開水時應由底部加熱 ) b. 冷氣機應裝在上方 ( 但不宜太高 ) c. 煙囪的設計就是要幫助空氣對流, 當熱空氣順著煙囪向上排出時, 新鮮的冷空氣可以不斷的補充, 讓爐內的燃燒效果更好 3. 輻射 : 熱不經由物質當媒介, 直接由熱源傳播出去的方式 (1) 以 的形式傳播, 所以不需介質, 如紅外線 傳播速率 = 傳播方式 = 例 : 太陽到地球間並沒有介質, 但太陽的熱卻可以傳播到地球 (2) 在火堆旁邊會覺得熱, 是因為 的原因, 在火堆上方會覺得熱則是 與 都有 (3) 一般而言, 顏色深的 ( 或表面粗糙的 ) 物體, 在 的地方容易吸收輻射熱 例 : 夏天太陽下, 我們若穿黑色或深色衣物會覺得很熱, 所以大部分夏天衣物都是白色或淺色 冬天太陽下, 我們希望吸收到太陽的輻射熱, 因此我們會選擇顏色較深的衣物 (4) 相反地, 顏色深的 ( 或表面粗糙的 ) 物體, 在 的地方容易放出輻射熱 顏色深的物體, 容易吸收輻射熱, 也容易放出輻射熱 ; 顏色淺的物體, 不易吸收輻射熱, 也不易放出輻射熱 三 保溫與保冷 ( 保溫瓶與燜燒鍋都可保溫或保冷 ) 1. 在沒有繼續加熱或繼續冷卻時, 若要保持物體的溫度, 則應隔絕 ( 減少 ) 2. 保溫瓶的設計 : (1) 不易導熱的物質 ( 泡棉 軟木塞 ): 防止 (2) 真空層 : 防止 (3) 鍍銀 : 防止 3. 燜燒鍋的設計原理與保溫瓶相同, 其設計是將加熱給食物的熱保留下來, 經過一段時間後, 還可將食物悶熟 想一想 : 為何衣物或棉被可以保暖呢? 8

70 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第六章溫度與熱流四 熱的傳播實驗 1. 熱的傳導銅 鐵 玻璃 2. 熱的對流 (1) (2) 3. 熱的輻射 : a. 一起加熱 班級 : 座號 : 姓名 : b. 發現火柴倒下的先後順序 : c. 所以以傳導方式傳播熱, 速率的快慢依序為 : > > a. 加熱試管底部, 三分鐘 b. 量測試管上端的水溫 T 1 a. 加熱試管上端, 三分鐘 b. 量測試管底部的水溫 T 2 a. 將兩支溫度計分別包上黑色與白色 b. 放在酒精燈旁邊 ( 不要放在上方 ) c. 哪一支溫度計溫度上升的較快? > T 1 T 2 原因 : 因為水與玻璃都不易傳導熱, 而在 (1) 中, 底部的熱可藉由 傳播到上端 因此, 在 (2) 中下端的水雖然水溫 T 2 有上升一點, 但比起 T 1 還是小多了 9

71 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第六章溫度與熱流班級 : 座號 : 姓名 : 6-5 物質受熱後的變化思考 :1. 物質發生變化時, 都會有 的進出, 有的吸熱, 有的放熱 2. 熱會使物質發生 (1) 的改變 ( 物理變化 ) (2) 的改變 ( 化學變化 ) 3. 由於熱是一種, 不是物質 ( 沒有 ) 物質在吸熱 放熱後, 質量 一 物質的三態 : 分類粒子圖示運動性分子距離體積形狀結構 固體 液體 氣態 二 水的三態變化 :( 相變 ) 昇華 ( 吸熱 ) 分子彼此間 的位置固 定 在容器內群 體的自由活 極小 ( 分子間引力 最強 ) 中等 一定體積 固定 ( 分子間引力一定體積隨容器改變 動中等 ) 脫離群體單 獨散佈於空 極大 ( 分子間引力 間中最弱 ) 沸騰熔化汽化蒸發 ( 吸熱 ) ( 吸熱 ) 固態 液態 氣態 凝固 凝結 ( 放熱 ) ( 放熱 ) 反昇華 [ 昇華 凝華 ] ( 放熱 ) 隨容器改 變 100 隨容器改變 分子排列整齊的結構 分子緊密但無秩序 完全沒有結構 加熱時間 水在沸騰時, 吸收的熱量並不會使溫度上升, 維持在 100, 所吸收的熱量均用來改變狀態 水在熔化時, 吸收的熱量並不會使溫度上升, 維持在 0, 所吸收的熱量均用來改變狀態 補充高中程度 汽化熱: 使 100.1g 的水變成 100.1g 的水蒸氣, 需吸收 540cal 的熱量 (540cal/g) 融化熱 : 使 0.1g 的冰變成 0.1g 的水, 需吸收 80cal 的熱量 (80cal/g) 1. 汽化 : (1) 蒸發 :(A) 緩慢的汽化 (B) 於任何溫度都會發生 (C) 由液體表面開始汽化 (2) 沸騰 :(A) 快速的汽化 (B) 於沸點溫度才會發生 (C) 全體劇烈的擾動現象 影響蒸發快慢的因素 (1) 液體的沸點越低越快 例 : 酒精與水 (2) 液體表面積越大越快 例 : 瓶中水與潑於地面的水 (3) 溫度越高越快 例 : 曬太陽的衣服與不曬太陽的衣服 (4) 空氣濕度越低越快 (5) 空氣是否流動, 有 快 (6) 液體中是否有不蒸發的物質, 無 快 溫度0 冰水水 水蒸氣共存水蒸氣冰 水共存10

72 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第六章溫度與熱流班級 : 座號 : 姓名 : 2. 凝結 : 氣體遇冷變成液體的現象 例如 : 從冰箱拿出玻璃杯, 一段時間後, 杯外會有水滴附著, 是空氣中的水蒸氣遇冷凝結在杯外之故 3. 凝固 : 把液體變成固體的現象, 稱為凝固 水凝固成冰時, 體積會增加 4. 熔化 : 固體受熱變成液體的現象, 稱為熔化 5. 昇華 : 由固體直接汽化成液體的現象 常溫 常壓下, 常見會昇華的物質是 : ( 固態的二氧化碳 ) 和 二 物質的熔點與沸點 1. 物質的組成對熔點與沸點的影響 : (1) 純物質 固定的熔點與沸點 ; (2) 混合物 固定的熔點與沸點 可用於分辨純物質與混合物 2. 壓力大小會改變物質的熔點與沸點 : 一般來說, 壓力越大, 沸點越 例 :(A) 快鍋 ( 壓力鍋 ) 煮飯容易熟 高山煮飯不易熟 (B) 桶裝瓦斯 ( 液態瓦斯 ), 將氣態丙烷高壓液化, 方便運送 補充高中程度 隨物質不同, 壓力的大小對熔點會有不同的影響 : 例 :(A) 冰在高壓下, 熔點會下降 三 物質的熱漲冷縮 : 1. 熱漲冷縮的意義 : 一般的物質體積會因溫度上升而膨脹, 溫度下降而縮小, 稱為熱漲冷縮 例外 : 少數物質在某些溫度範圍內, 屬熱縮冷漲 如 : 2. 液體的熱漲冷縮 :( 水 ) (1)4 時, 水的體積最小, 密度最大 (2) 體積膨脹體積膨脹 0 4 純水 100 密度變小密度變小例 : 夏天的湖, 湖面水溫 湖底水溫 冬天結冰的湖, 湖面水溫 湖底水溫 11

73 國二上自然與生活科技 ( 翰林版 ) 第六章溫度與熱流 3. 固體的熱漲冷縮 : 班級 : 座號 : 姓名 : (1) 一般玻璃常因受熱不均, 體積膨脹破裂, 但耐熱玻璃受熱後, 因膨脹量較小, 較不易爆裂 (2) 電鍋的自動開關利用雙金屬片受熱時, 兩金屬片膨脹量不同而達到自動控制電源的目的 (3) 施工時, 為了避免物體受熱漲冷縮的影響而損壞, 也要特別考慮施工技巧 例 : 鐵軌 水泥地 橋樑的伸縮縫 (4) 自然界岩石的熱漲冷縮會造成岩石的崩壞, 稱為風化 ( 晝夜溫差大的地區, 岩縫中的水會造成崩 解加快 ) 4. 氣體的熱漲冷縮 : (1) 溫度上升, 氣體分子動能變大, 運動越激烈, 因此造成氣體的體積與壓力受其影響而有變化 (2) 密閉容器內, 一定量的氣體, 當壓力保持不變時, 溫度升高, 體積變 (3) 密閉容器內, 一定量的氣體, 當體積保持不變時, 溫度升高, 壓力變 四 擴散現象 1. 定義 : 粒子或物質從濃度高的地方向濃度低處分散開來的現象, 稱為擴散 例 : 墨水在水中漸漸擴散至整杯 2. 影響因素 : 溫度越高, 擴散現象越明顯 ( 因為分子運動較快 ) 五 熱與化學變化 1. 物質的變化過程中伴隨著能量的變化 ( 吸熱或放熱 ), 若物質發生本質的改變, 稱為化學變化例 :(1) 生米煮成熟飯 ( 吸熱 ) (2) 玉米粒受熱後爆開變成爆米花 ( 吸熱 ) *(3) 木材燃燒, 變成灰燼 ( 放熱 ) *(4) 雙氧水製造氧氣 ( 放熱 ) 2. 硫酸銅實驗 (1) 含結晶水的硫酸銅呈 色 ; 無水的硫酸銅呈 色 (2) 反應式 : (A) 加熱 : 含水硫酸銅晶體 + 熱量 無水硫酸銅 + 水蒸氣 ( 熱反應 ) (B) 溶於水 : 無水硫酸銅 + 水 含水硫酸銅晶體 + 熱量 ( 熱反應 ) 3. 氯化亞鈷實驗 (1) 含水的氯化亞鈷呈 ( ); 無水的氯化亞鈷呈 (2) 反應式 : (3) 常用於檢驗 的存在 12