(二) 探究實作引導題
【自製動圈式喇叭的原理與製作】(改編自國立科學工藝博物館科學學習中心教材)
 
●所需主要器材包含：紙杯、#38漆包線、強力磁鐵、3.5mm音源線與手機（或音樂播放器）。
●製作步驟簡述如下：
將漆包線纏繞在圓柱體（如電池）上約20圈製成線圈，並用火烤或砂紙去除線圈兩端線頭的絕緣漆。接著在紙杯底部開小縫，將線圈兩端穿過並利用膠帶或黏土固定於紙杯底部中央。隨後，透過快速接頭將線圈兩端與剝開的音源線內部導線連接。最後，將音源線插入手機播放音樂（音量調至最大），並將強力磁鐵靠近紙杯底部的線圈，即可聽見紙杯發出聲音。
●其物理機制在於：手機會將聲音訊號轉變為「大小與頻率皆會隨時間變化」的交流電流訊號。當此電流輸入線圈時，線圈會因「電流磁效應」產生隨時間變化的磁場。然而，聲音的產生必須要有「振動」。因此，當強力磁鐵靠近線圈時，線圈產生的變化磁場會與強力磁鐵的固定磁場發生交互作用，使線圈受力並帶動紙杯底部產生來回振動，進而推動空氣發出聲音。
【考題敘述】自製動圈式喇叭的效能最佳化探究
自製動圈式喇叭是結合電磁學原理的經典實作項目，常被高中物理老師引用來讓學生體驗電流磁效應原理。然而本校學生普遍已具備基礎電路銲接與使用儀器測量基礎能力。在教導「電磁學」單元中，若讓您帶領學生進行「自製動圈式喇叭」的探究實作體驗過程，假設您已經讓學生利用上述材料完成自製出一個能發聲的喇叭，並連接手機的耳機孔輸出音源。然而，學生常發現自製喇叭的音量極小，甚至音質破裂。這可能牽涉到線圈匝數、阻抗匹配、磁場分布形狀以及杯體共振頻率等多重變因。
【考題敘述】 請針對本校具備工程實作背景的學生，規劃「自製動圈式喇叭」的進階探究與實作教案。您的教案必須展現「物理學」與「工程技術」的結合。
【作答要求】 請依序在以下四個項目具體回答您的教案規劃：