是光還是影！？

是光還是影！？

一、前言
日月蝕的現象除了是許多天文迷的盛事，也是許多新聞的焦點。當然，站在自然科教學
的立場絕對是不會缺席的，還記得2009 年 7 月22 日發生了本世紀時間最長的全日蝕奇觀，
雖然在臺灣只能看到偏蝕的現象(如圖1~2)，但歷時41 分45 秒，最大遮蔽面積約82.6％，
還是讓人感到無比興奮！當時筆者還讓八年級學生事先查了日蝕的原因，希望可以讓孩子們
在光學的單元中有更深切的體認，沒想到開學後上完光學單元，又有後續延燒。有個學生問
了筆者一個有趣的問題，「老師~~~，影子一定是黑色的嗎？」

有趣！我對他會問這個問題的原因比較感興趣，於是反問他：「你先說說為什麼會有影
子？」學生回答：「因為光是直線前進的，所以沒有被光照到的地方就有黑色的影子。」雖然
答案有點粗糙，但也算說出了重點。我接著他的話，「或許我們應該說是光線較弱的地方，所
以相對比較起來比較暗的區塊，就是我們所謂的影子。」(註1)學生打開了網路，讓我看了如
圖3 的網頁(註2)，「可是老師你看~~~，有彩色影子！」

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雙螺旋竹蜻蜓

雙螺旋竹蜻蜓

女兒從小就喜歡看「哆啦 A 夢」，坦白說，不要說是小朋友，到我這個年紀還是覺得哆
啦 A 夢很好看。不僅是大雄和哆啦 A 夢還有他那群好朋友們之間的趣事，我想更多人被吸引
的是哆啦 A 夢那些神奇的道具！舉凡任意門、縮小燈、時光機、竹蜻蜓等等，雖然從科學的
角度來說這些神奇的道具實在誇張的可笑，但卻是我們現在的孩子最缺乏的特質_想像力與創
造力。也許不一定要用這麼嚴肅的心態來看待這些卡通，如果可以從中啟發了絲毫對科學的
興趣與熱情，不也就足夠了嗎？
某天晚餐時間，女兒依舊是吃飯配哆啦 A 夢，老婆對她這個習慣可是很感冒。
「嬡~~~，再只顧著看電視不吃飯，我就把電視關掉了喔。」老婆好聲好氣的說。
「我是在思考事情！」女兒回答。
這倒是讓我好奇了，應該只是藉口吧，看卡通還能思考什麼事情？
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角動量守恆

角動量守恆

壹、前言
運動學，在國高中的物理學中一直都是重點單元，卻也是困擾許多學生的瓶頸之一。除
了複雜的數學計算之外，許多實驗礙於現實的條件(例如摩擦、力的掌控、物體大小〈質點〉
等因素)很難呈現出教科書所提的理想狀態。就物體運動的三大模式(移動、振動、轉動)來說，
轉動的現象更是複雜，以現階段高中教科書的內容，就佔了一整個章節，其中最重要的理論
大概就屬「角動量守恆」了。
簡單來說，所謂角動量守恆就是指系統內所受合力矩為 0 的情況下，系統的角動量維持
不變。若從數學的角度來說，也就是dL/dt = r × F(註1)，當右式為0(合力矩為0)的時候，角
動量不隨時間而改變(左式亦為0)，通常會提到的實驗(或實例)不外乎就是滑冰選手張開手
臂，轉速加快；或在許多展場中(如科博館、科教館等)會出現的車輪旋轉實驗(如圖1)，最多
再加上直昇機的副旋翼(機尾的螺旋槳)功能等。其中最受學生喜愛的大概就是車輪旋轉的實
驗了，當手持平行於地面快速旋轉的車輪，坐在可以自由旋轉的椅子上，會很清楚的呈現車
輪旋轉方向與人的旋轉方向相反的結果。
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交流電磁鐵的應用

交流電磁鐵的應用

壹、前言
日前筆者撰寫了有關「交流電磁鐵的迷思」一文，希望可以協助老師與學生澄清有關交
流電的一些迷思概念。其實在現實生活中有關交流電磁鐵的應用不少，最早在1887 年特斯拉
(Nikola Tesla，1856~1943，圖1)就發明了最早的無電刷交流電感應馬達（brushless
alternating current induction motor）， 並開啟了交流電傳輸的新紀元，但這些事情在中
小學的自然課本中卻鮮少提及，讓孩子們失去了一些欣賞科學神奇與科學之美的機會。
在此筆者設計了一些有關交流電磁鐵的簡單應用，希望可以在教學中增加一些學習的樂
趣。
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綠能源教育

綠能源教育

壹、 設計動機
一直以來，每當和朋友介紹自己是理化老師時，大家幾乎都露出一付不可思議的表
情；「你教那麼難的科目喔！我國中的時候理化最爛了。」「你怎麼會教理化？學那些以
後又用不到！」似乎對大部分的人而言，總覺得國中理化(自然與生活科技)是一門枯燥
又艱深的科目，唯恐避之不及，怎麼可能還會喜歡它！但，真的是如此嗎？
在我們生活週遭，無時無刻都會接觸到自然科學；上學要騎腳踏車；聽隨身聽要用
電池；連開個門都要用到物理原理，誰說科學離我們很遠！科學就是我們身旁的一草一
木，就是我們生活中每天要面對的每件事，怎麼說會用不到？怎麼會讓這麼多的孩子對
它失去興趣，望之卻歩。也許，我們可以將原因歸咎於教育的環境、升學的壓力、家庭
的背景、先天的才能……還是根本就是我們一直不敢去面對的原因；「老師把我們的興趣
教到不見了。」
相信每個人都喜歡看魔術表演，原因很簡單；因為它有趣。其實說穿了魔術不就是
「科學」與「手法」的結合，為什麼用魔術來呈現科學大家非但不排斥還趨之若鶩，教
學也應該是如此；尤其是自然科。如果老師能將嚴肅的科學原理稍微包裝之後，呈現出
來的效果會讓老師自己都大吃一驚！筆者一直希望以這樣的方式來教授自然科學，讓科
學回歸實驗的本質；讓孩子重新體會科學的樂趣。
近幾年來國內外教育學者普遍性重視科學實驗的重要性(張惠博，1993)，九年一貫
課程綱要中更進一步強調「主動探索與研究」， 希望可以激發學生好奇心及觀察力，主動
探索和發現問題，並積極運用所學的知能於生活中。教育的目的在幫助學生透過學習達
到更好的生活適應，而學生的學習通常就發生在日常生活之中，學生的邏輯思考和抽象
推理能力隨著年齡增長漸趨成熟，對於外在世界的探索認知，逐漸脫離自我為中心的觀
點，採取「客觀性」的科學方法，進行相關資訊的搜集、分析與解釋。其中若可以讓實
驗教學生活化，藉由這些實驗與活動，培養學生的科學興趣、熟練實驗方法。有鑑於此，
國內諸多教育學者積極研發許多演示實驗教具，如中央大學及東吳大學等，均有不錯的
成果發表，每年更有許多場次的教學研討會針對這樣的演示實驗進行討論。劉朝福(2003)
亦指出演示實驗是保證教學質量的重要環節，重視和研究演示實驗教學，可以提高中學
物理教學水平。
其於以上理由，筆者才會有此一教學設計的概念，希望以演示實驗(Demonstration)
融入教學為主軸的課程設計可以讓國中的學生不再畏懼理化，甚至進一步喜歡理化，並
培養出可以主動研究探索並擁有良好學習態度的學生。
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交流電磁鐵的迷思

交流電磁鐵的迷思

壹、緣起
一般我們的教科書都只是著重在直流電的電磁鐵效應(註一)，卻較少討論交流
電的影響，或許是不容易做實驗的緣故或是安全考量(一般交流電都是家用的 110 伏
特 AC 電源，直接使用是非常危險的，絕對不建議！)，但實際上市面上應用交流電
磁鐵的商品卻是非常多的！甚至在許多學校段考也曾經出現過類似的題目：
1.將電磁鐵放在小磁針的正東方，將電磁鐵通入家用交流電(60Hz)之後，磁針 N 極
如何偏轉？(A)N 極向東編轉 (B)N 極向西偏轉 (C)不偏轉 (D)左右振動
2.承上題，再將此通以交流電的電磁鐵接近小鐵釘，則小鐵釘會如何？(A)被電磁鐵
吸引 (B)被電磁鐵排斥 (C)沒有反應 (D)快速振動
若只出現第 1 題，還不致引起筆者後續研究的興趣，但兩題同時出現，答案就
引起了學校許多老師的討論。
關於第 2 題，筆者就曾問過學生答題的原因，以下是學生曾出現過的答案。
1. 沒有反應(不會吸引也不會排斥)。
原因一：因為磁場雖然還是存在但被抵銷了。
原因二：因為沒有磁場了。
原因三：……
2. 會被吸引。
原因一：磁場還是存在，所以會吸引小鐵釘。
原因二：磁場一直互換，所以吸一下就會放開。
原因三：……
有很多學生回答的原因如下，『因為交流電產生的 N 極與 S 極的磁場相互「抵
銷」，所以無法吸引小鐵釘。』這普遍出現在學生知道參考書答案之後的回答。但
事實真的是如此嗎？
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逆電流不逆

逆電流不逆

壹、前言
這幾年來從高爾的「不願面對的真相」，盧貝松的「搶救地球」到國內陳文茜、孫大偉監
製的「±2℃」紀錄片，讓許多人開始從漠視地球環境，到關心地球，到有實際行動，「 節能減
碳」幾乎已經成了全民運動。其中有關交通運輸工具的發展，也在這一波綠能漩渦中更受重
視，原本只會在車展中出現的非汽油燃料的概念車，也真的在現實生活中量產上市，日本豐
田汽車(Toyota)在1997 年首部油電混合車_PRIUS 上市以來，就給全球車市投下了一顆超級震
撼彈！甚至根據日本2009 年 5 月份最新汽車銷售數據，不但油電混合車已躍居汽車銷售榜
首，而且在前三名中就佔了兩名，這股節能風潮也因此延燒到高級車市場，如賓士(Benz)、
凌志(Lexus)等車廠也都紛紛推出油電車，看來這股節能風潮會再熱銷好一陣子！
不可否認的，目前油電混合車的售價依然偏高，的確會直接影響了普及率，因此一般汽
油車又該怎麼才能讓每滴油發揮出最高的效能？似乎成了開車族更關心的話題。當然除了良
好的開車習慣之外，定期的保養更是不可馬虎，也因為這樣的節能需求，許多廠商紛紛開發
出各式各樣號稱可以省油的商品，如省油精、省油加速器、或可以將管內之燃油粒子細分化，
達到完全燃燒的產品、渦旋加速進氣產品等實在琳瑯滿目，讓人分不清楚真假。其中還有一
項這幾年來也是非常熱銷的商品_「逆電流」，聽說是日本網友的作品，原本稱為「逆電流制
御」，沒想到竟會紅到全世界。只是「逆電流」，這個名詞聽在一個科學老師耳裡著實刺耳，
但也值得讓我們當作電學教材，來好好檢視應用一番。
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