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基礎物理(一)

 

章節        章節名稱         授課教師


第0章      緒論與物質的組成       謝孟揚


第1章      直線運動           林春煌


第2章      牛頓運動定律         張智詠、黃有志


第3章      克卜勒行星運動定律      趙臨軒、蔡皓偉


第4章      基本交互作用         張智詠、黃有志


第5章      電與磁            趙臨軒、蔡皓偉


第6章      波與光            張智詠、黃有志


第7章      能量             林欣達、翁正鴻、趙振良、劉佩佳


第8章      量子現象           吳原旭


第9章      宇宙學            張智詠、黃有志


課程內容         為已上線課程 )

第0章    本章會先介紹物理學的研究領域、發展歷史以及研究方法,再介紹物理量及單位制。接下來用原子觀點解釋
      物質的特性,但原子並非最基本的粒子,就連同學們在國中學到的中子、質子也不是最基本的組成,最後則
      會談到科學家目前所知的基本組成為何。

第1章    利用生活中的例子引導學生發現速度與速率的差異,藉以切入路徑與位移的定義差別。認識基本名詞後再談
      「加速度」,推導出等加速度直線運動的「速度-時間關係」、「位移-時間關係」及「沒時間公式」,最後
      利用這些方程式來解決生活中的問題。

第2章    「力學」是物理領域中最基礎且最廣泛被運用的部分,牛頓三大運動定律則詳細地描述宇宙萬物的運動狀態
     ,此章將以生活實例引入主題,經由推理歸納透徹了解牛頓三大運動定律!

第3章    天文學發展非常早,舉凡古埃及、希臘、中國等文化皆有研究,早在西元2世紀已出現「地心說」,雖然從
      現代科學角度看來並不正確,卻在當時受到教會熱烈歡迎,廣為社會大眾所接受近一千多年之久,直到被日
      心說推翻。克卜勒承襲了日心說的宇宙觀,利用第谷觀察數據推理出行星運動三大定律,為日後天文學的發
      展奠定基石,更在數十年之後,促使牛頓發現運動定律喔!

第4章    迄今所知自然界中的基本交互作用力有重力(萬有引力)、電磁力、強力與弱力,物質間的交互作用是由四種
      基本交互作用所組成的。本章利用生活中的例子解釋重力與電磁力的現象與平方反比公式;強力使原子和內
      部維持穩定;但是中子的衰變無法用以上三種力來解釋,因此科學家提出了弱力。最後針對這四種力進行比
      較與統整。

第5章    利用電磁鐵、悠遊卡等生活中的物品說明電與磁的原理。再藉由實驗,演示電流的磁效應效應與電磁感應現
      象,統整出電生磁與磁生電的規律,最後說明電與磁是不可分割的現象!而克士威利用數學結合已知的電
      磁定律,將電磁定律統整為4條方程式。

第6章    第一部分介紹機械波以及波的各種特性,第二部分介紹光的本質及光的波動說。而光的粒子與波動性在歷史
      上有許多有趣的爭論與典範理論的改變,本章也將藉此機會告訴學生,科學發展是由不斷地印證現象而改變
      原有理論的有趣過程!

第7章    任何物理系統都具有能量,本章將介紹各種能量的形式,以及不同能量之間的轉換,尤其常發生在我們身邊
      的動能、位能與熱能間的轉換問題!接著進一步探討核能的原理與地球能源的有效利用,目前人們已積極利
      用各種再生能源來減少環境汙染,以達環保訴求及永續發展之目的!

第8章    愛因斯坦是舉世聞名的物理學家,然而幫助他獲得諾貝爾獎的理論並非赫赫有名的「相對論」,而是光電效
      應實驗!本章將介紹光電效應實驗的驚人發現,以及這項實驗帶給物理學的重大突破量子力學,開啟了物理
      學的新視野。光電效應的實驗結果需要用愛因斯坦的光子說才能完美解釋,因此光有粒子的特性;電子的雙
      狹縫干涉實驗需要用物理波理論才能解釋,因此電子有波的特性;所以光與電子究竟是粒子還是波動呢?本
      章後半段由原子光譜出發,波耳為了解釋氫原0子光譜而修正了原子模型,提出穩定態及能階等嶄新概念。

第9章    天文學的演進已有數千年歷史,無論是西方的占星,或是東方的天象等,都是由人類觀察宇宙發展而成的。
      本章由東西方古代觀星的角度切入,逐步介紹至近代科學家對於宇宙的認識,包含宇宙的結構、起源、目前
      的樣貌。科學家如何由哈伯定律推論出宇宙正在膨脹?宇宙微波背景輻射又能告訴科學家什麼訊息呢?


練習題

新北市中和高中王一哲老師

課程指導

臺師大物理系陳鴻宜教授

基隆女中張仁壽老師

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