簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 許博翔
Syu, Bo-Siang
論文名稱: 基於磁感應原理的教育型地震儀設計:強力磁鐵與線圈調整的實驗分析
Design of an Educational Seismometer Based on the Principle of Electromagnetic Induction: Experimental Analysis of Strong Magnets and Coil Adjustments
指導教授: 李恩瑞
Lee, En-Jui
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 地球科學系
Department of Earth Sciences
論文出版年: 2025
畢業學年度: 113
語文別: 中文
論文頁數: 74
中文關鍵詞: 地震儀教具
外文關鍵詞: Seismometer, Teaching aids
相關次數: 點閱:26下載:10
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 本研究主要目的為利用生活中的材料設計「自製柱狀地震儀套件」,讓學生自己動手組裝自製柱狀地震儀,然後模擬地震活動,強力磁鐵因慣性作用與包覆線圈的柱狀體產生相對位移,此相對運動因電磁感應原理可產生電位差輸出電壓值,透過Audacity軟體轉換成我們所需的波形資料。活動設計內容提供「自製柱狀地震儀套件」組裝及Audacity軟體安裝、設定之說明書,並結合九年級「自然與生活科技」與高一物理中所學的慣性ヽ電磁感應ヽ冷次定律原理運用在地震儀的組裝。
    如何改良使「柱狀地震儀」的訊號放大?本實驗設計幾項變因,包含磁鐵的種類、磁鐵的直徑大小、線圈的粗細、線圈的圈數。最後所得到到的結論為,在直徑14mm的強力磁鐵通過細漆包線、線圈匝數多,所產生的訊號強度較大且在細漆包線線圈圈數300圈時訊號強度已達極限。
    最後,設計「自製柱狀地震儀與設計如何將地震波訊號放大?」探究活動學習單及教案,實驗活動融入教學,具有簡單操作ヽ趣味化ヽ容易成功ヽ取材方便ヽ較少花費等特點,且讓學習者透過動手做的過程中激發學生主動思考ヽ解決問題,有助於達到教學目標。此實驗依教學者設計內容可安排在高一、高二微課程或是自然科探究與實作的課程中。

    The main purpose of this study is to design a "DIY Column Seismometer Kit" using materials commonly found in daily life, enabling students to construct their own cylindrical seismometer. The activity design includes an instruction manual for assembling the "DIY Column Seismometer Kit" and for installing and configuring Audacity software.
    How can the signal amplification of a "Columnar Seismometer"? This experiment is designed with several variables, including the type of magnet, the diameter of the magnet, the thickness of the wire coil, and the number of turns in the coil. The final conclusion is that a strong magnet with a diameter of 14 mm, when passed through a thin enameled wire with a high number of turns, produces a stronger signal. The signal strength reaches its maximum when the number of turns in the thin enameled wire coil is 300.
    Finally, design a learning activity sheet and lesson plan for "DIY Column Seismometer and How to Amplify Seismic Wave Signals." This experiment can be incorporated into micro-courses for first or second-year senior high school students or included in natural science inquiry and practice courses, depending on the instructor's design.

    摘要i Extended English Summary ii 致謝vii 目錄viii 表目錄x 圖目錄xi 第一章緒論1 第一節研究背景與動機1 第二節研究目的與問題3 第三節名詞解釋4 第四節研究範圍與限制4 第二章文獻探討5 第一節認識地震波5 第二節地震儀原理與科學相關9 第三節教具15 第三章研究方法與設計18 第一節發展架構18 第二節軟硬體工具介紹20 第三節組裝方法與流程23 第四節改良地震儀使訊號放大流程32 第四章研究結果與討論33 第一節自製柱狀地震儀發展歷程33 第二節實驗數據結果35 第三節數據分析與討論42 第五章結論與未來展望45 第一節結論45 第二節未來展望46 參考文獻47 附錄一 「自製柱狀地震儀教具套件」及Audacity軟體安裝、設定說明書49 附錄二 「自製柱狀地震儀與設計如何將地震波訊號放大」探究活動學習單54 附錄三 「自製柱狀地震儀與設計如何將地震波訊號放大」教案55

    Hewitt, P. G. (2008.06a). 觀念物理一:牛頓運動定律 動量 (常雲惠, Trans.; Vol. 1). 天下遠見.
    Hewitt, P. G. (2008.06b). 觀念物理五 電磁學 核物理 (陳可崗, Trans.; Vol. 5). 天下遠見.
    Jamian, A. R., & Baharom, R. (2012). The Application of Teaching Aids and School Supportive Factors in Learning Reading Skill among the Remedial Students in Under Enrolment Schools. Procedia - Social and Behavioral Sciences, 35, 187-194.
    Lu, Y.-Y., Chen, H.-T., Hong, Z.-R., & Yore, L. D. (2016). Students’ awareness of science teachers’ leadership, attitudes toward science, and positive thinking. International Journal of Science Education, 38(13), 2174-2196.
    Lutgens, Tarbuck, & Tasa. (2012). 觀念地球科學 地殼.地震 (Vol. 2). 天下文化.
    Rasul, S., Bukhsh, Q., & Batool, S. (2011). A study to analyze the effectiveness of audio visual aids in teaching learning process at uvniversity level. Procedia - Social and Behavioral Sciences, 28, 78-81.
    Young, H. D. (2013). 物理 College Physics, 9E (傅昭銘, 張炳章, 林自奮, 郝士廉, 李麗美, & 蘇旭昌, Trans.). 台灣培生教育出版股份有限公司.
    中央氣象署地震測報中心. (2018). 地震百問.
    中央氣象署數位科普網. (2018). 地震的律動哪裡來?認識地震波.
    中央氣象署數位科普網. (2022). 為什麼會發生地震?彈性回跳理論.
    米泓生主編. (2024). 地球科學(全). 龍騰.
    何春蓀. (2016). 普通地質學. 五南圖書.
    何翠華. (2000,04). 翰林「九年一貫課程」各領域研究與發展:「國語科」教學媒體--教具的應用. 翰林文教雜誌, 10, 4.
    李賢哲. (2001). 以動手做(DIY)工藝的興趣培養中小學童具科學創造力之人格特質. 科學教育月刊, 243, 6.
    周晏安, & 劉威德. (2004). 國小英語教師對教具之看法及較常使用教具之類型--以彰化縣市四所國小為例. 中州學報, 20, 21.
    林秀豪, 鄭呈因, 張銘傑, 徐國誠, 林子立, & 吳易哲. (2022). 選修物理IV(全). 龍騰文化.
    林孟涵. (2019). 步行下坡玩具套件之發展 國立臺中教育大學
    林怡伶. (2011). 東京-台北:操場.教具.體育課. 學校體育雙月刊, 7.
    林建隆, & 徐順益. (2007). 國中自然與生活科技教師發展5E探究式光學單元教學模組之研究. 物理教育學刊, 8卷1期, 16.
    林書帆, 黃家俊, 邱彥瑜, 李玟萱, & 王梵. (2019,10). 地震:火環帶上的台灣. 春山
    林敏宜, & 楊素玲. (2000). 實用教具的設計與製作. 啟英文化事業有限公司.
    金克杰. (2016). 科學玩具自造王 20種培養創造力,思考力與設計力的超有趣玩具自製提案. 親子天下股份有限公司.
    洪政琳. (2023). 可切換色彩系統之調色LED教具設計 實踐大學
    教育部. (2014). 十二年國教課程綱要 探究與實做.
    郭靜晃, 林倢安, & 曾琴蓮. (2000). 玩具vs.教具. 蒙特梭利雙月刊, 32, 11.
    陳沛涵. (2007). 屏東縣國小教師使用國語科教具教學需求、意願與滿意度之研究 國立屏東教育大學
    陳昶翰. (2013). 實驗室教學與講述式教學對國中學生的科學創造力與科學興趣影響差異之研究 國立高雄師範大學
    曾秋雲. (2013). 磁生電科學玩具之設計與教學 國立臺中教育大學
    曾瑞蓮. (2012/09). 從科學教具到互動展示:奇幻國展廳建置的大考驗. 科技博物, 16(3), 15.
    楊明獻. (2008). 趣味科學實驗融入理化課程. 科學教育月刊, 315, 13.
    萬永革. (2016). 地震學導論. 科學出版社.
    趙克常. (2013). 地震概論 Introduction to Earthquake. 五南圖書.
    劉聰桂主編. (2018). 普通地質學(上). 國立台灣大學出版中心.
    蘇育任. (民82). 漫談遊戲導向的教學設計. 國教輔導, 33(2), 3.

    下載圖示 校內:立即公開
    校外:立即公開
    QR CODE