數位化的科學實驗: 歐姆定律

當我們在教室裡按下開關，燈光便立刻亮起，這看似簡單的動作，實際上背後隱藏著一個非常重要的物理原理: 歐姆定律，這個定律說明了電壓(V)、電流(I)和電阻(R)之間的基本關係。

作為電路學的基礎根基，「歐姆定律」自國中階段以來便成為學生必須掌握的知識。那麼，究竟應該如何設計教學，才能幫助學生更有效地建立穩固的電路學基礎呢？讓我們一起探索這個過程，讓科學變得生動且容易理解。

玩拼圖學電路: 運用PASCO智慧電路拼圖建立基本的電路架構

首先，在進行數據量測前，我們必須先建構電路，同時讓學生認識電路的基本組成。我們利用PASCO智慧電路拼圖，建構了一個包含電源供應器、開關、導線與電阻的基本電路，同時也接上電壓與電流感應器。

除了電壓感應器外，所有元件都以類似拼圖的概念拼接，這使得電路的外觀更接近教科書中的電路圖。對於從未接觸過電路的學生來說，這種設計非常淺顯易懂，有助於他們更快地理解和掌握電路的基本概念。

結合PASCO電壓與電流感應器數位量測，驗證歐姆定律

在驗證歐姆定律的過程中，我們改變了電源供應器的輸出電壓，並利用PASCO電壓感應器與電流感應器進行實驗數據的收集。在獲得了每個輸出電壓的實驗數據後，在「電壓vs.電流」的圖表中，我們利用軟體中的「線性擬合」工具，以找出符合實驗電壓與電流數據的最佳直線。

此時可以讓學生思考:

1. 透過擬合直線的結果，要如何說明電阻元件是否符合歐姆定律?
2. 如果直線的斜率與該元件的電阻理論值差異過大，可能是哪些原因造成的?

透過歐姆定律的實驗，學生還可以延伸思考如何控制這些變量來使燈泡發光或調整其亮度。這不僅讓學生更好地理解日常生活中的電氣現象，也能幫助他們了解如何更有效地運用電力。

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