必修-自然

必修-自然領域-基礎物理課程綱要 199 普通高級中學必修科目「基礎物理」課程綱要 中華民國 97 年 1 月 24 日台中（一）字第 0970011604B 號令發布 壹、課程目標 普通高級中學必修科目「基礎物理」課程欲達成之目標如下： 一、銜接國民中小學九年一貫課程自然及生活科技學習領域教材，進一步介紹物 理學的基本知識，使學生認識一般物理現象的因果關係和其間所遵行的規 律。 二、介紹物理學的基本精神及物理學的範圍，引起學生對大自然的好奇，激發學 生追求事物原理的興趣，同時使學生體認物質科學的發展對人類生活和環境 的影響與其重要性，啟發學生在科學創造及應用上的潛在能力。 三、藉由師生互動與實驗活動，養成學生良好的科學態度，使其熟悉科學方法， 提升學生縝密思考、探索真理及解決問題的能力。 四、基礎物理二 A 是以高一基礎物理教材為本，介紹力學的基本知識，使學生 藉由力學得以認識物理學的基本精神與架構。 基礎物理二 B 是以高一基礎物理教材為本，深入探索力學，使學生藉由力 學得以理解物理學的基本精神及架構，培養學生定量分析能力，奠定學生研 習高三選修物理的基礎。 貳、核心能力 基礎物理課程所培養的學生核心能力如下： 一、定性及定量的分析能力。 二、以歸納及演繹的方法來界定並解決問題的能力。 三、安排及執行實驗的能力。 參、時間分配 一、基礎物理一課程於高一實施，為二學分之課程，可彈性安排於第一學期或第 二學期實施，每週授課二節為原則。 二、基礎物理二 A 課程於高二實施，為二學分之課程，可彈性安排於第一學期 或第二學期實施，每週授課二節為原則。 三、基礎物理二 B 課程於高二實施，為四至六學分之課程，以安排一學年，每 學期二至三學分，每週授課二至三節為原則。 四、上述課程，學生依興趣與專長之需要，至少修習二學分。 普通高級中學課程綱要 200 肆、教材綱要 高級中學基礎物理一 主題 主要內容 說明 備註 參考節數 一、緒論 1.物理學簡介 1-1 簡介物理學探討的方 向及其涵蓋的範疇。 1.5 1-2 簡要陳述物理學的演 進。 ‧避免單純以條列的方式 來呈現物理史。可以藉 由某幾位關鍵人物的 貢獻來說明物理是實 驗與理論相輔相成的 學問，及其與人類文明 發展的關係。 2. 物理量的單 位 2-1 介紹國際單位系統。 二、物質的組成 1. 生活中常見 的物質，無論 是氣態、液態 或 是 固 態 都 是 由 微 小 的 原 子 所 組 成 的。 1-1 說明原子的大小。 2.5 1-2 從 原 子 觀 點 解 釋 固 態、液態及氣態之間 的差異。 1-3 說明我們現在已經有 技術可以直接觀察到 原子、甚至「移動」 原子。簡單說明由於 我們對於原子與分子 的理解加深、以及技 術的進步，使得奈米 科技有很大的發展空 間。 ‧不在這個階段介紹太專 業的名詞，如「掃描電 子顯微鏡」、「場發射顯 微鏡」等；祗要說明我 們目前有適當的技術 便可。 2. 原子與原子 核的組成 2-1 說明原子內部有帶正 電的原子核，原子核外 有電子環繞。 2-2 說明原子核的大小。 2-3 說明原子核內有質子 與中子，質子帶正電， 中子不帶電。簡單說明 質子、中子是由夸克所 組成的。 ‧不須說明夸克的種類及 所帶電荷。本節的主要 目的僅在於讓學生認識 「夸克」這個「常識性」 名詞。 ‧可以說明至目前為止， 我們還未在實驗上發 現比電子及夸克更為 基本的東西。 必修-自然領域-基礎物理課程綱要 201 高級中學基礎物理一 主題 主要內容 說明 備註 參考節數 三、物體的運動 1. 物體運動的 軌跡 1-1 說明位置、位移、速 度、加速度的意義。 ‧可以用一維運動為例， 介紹必要的（速度、加 速度）公式與計算。主 要是將國中階段已經 學過的基本概念做複 習，以便加深印象。 5 2.牛頓運動定 律 2-1 說明質量代表物體運 動慣性之大小、慣性 定律、力對物體運動 狀態的影響、以及運 動方程式（ maF = ） 的意義。 ‧不涉及軌跡數學式。僅 以敘述方式說明我們 可由運動方程式求得 物體運動軌跡。 2-2 說明日常生活中常見 的摩擦力及彈簧力的 性質。 ‧一方面複習國中所學， 一方面以這些熟悉的 力為例，說明力會改變 物體運動狀態。例如： 如果沒有摩擦力，一個 等速前進的物體將以 等速度持續前進。 ‧配合示範實驗一：摩擦 力的觀察。 3. 克卜勒行星 運動定律 3-1 簡單介紹克卜勒三大 定律發現的歷史背景 及內容。 ‧此處介紹克卜勒行星運 動定律的目的是以此 為例，讓學生知道物體 軌跡的確遵循已知的 明確規律，而這些明確 的規律對於常人來說 可 能 是 極 不 明 顯 的 事。如果不是克卜勒的 緣故，我們可能還要摸 索不知多久的時間才 能知道這些規律。 ‧可說明克卜勒定律是克 卜勒累積前人觀測資 料之歸納性結果。 普通高級中學課程綱要 202 高級中學基礎物理一 主題 主要內容 說明 備註 參考節數 四、物質間的基本交互作用 1.重力 1-1 說明帶質量的物體之 間有萬有引力，以及 此力大小與物體間距 離的平方成反比。 ‧可寫出萬有引力平方反 比公式。 3 1-2 說明可以從牛頓運動 方程式及平方反比重 力解釋克卜勒行星運 動定律。 ‧不推導任何數學式。 ‧可略加說明由牛頓運動 方程式與平方反比重 力解釋克卜勒定律是 演繹式之推導，及前節 克卜勒之歸納式為研 究科學之兩種重要方 式。 2.電力與磁力 2-1 說明帶電荷的物體之 間有靜電力。原子內帶 負電的電子與帶正電 的原子核之間有相吸 的庫侖靜電力，因此電 子及原子核才會組合 成原子。電子與電子之 間則有相互排斥的靜 電力。 ‧將國中階段已經學過的 基本概念做複習，以便 加深印象。 ‧可寫出靜電力平方反比 公式。 2-2 說明磁鐵間有磁力、簡 介磁力線與磁場的概 念。 ‧將國中階段已經學過的 基本概念做複習，以便 加深印象。 3.強力與弱力 3-1 說明質子與質子、質子 與中子、中子與中子之 間有「強力」，因此能 束縛在一起形成原子 核。但是其作用力範圍 很短，祗限制在原子核 大小的尺度內，因此我 們在日常生活中感覺 不到它的作用。 ‧此處強力與弱力的概念 均僅做定性介紹。 ‧可強調強力可以克服質 子及質子間的相斥靜 電力。 3-2 說明單獨的中子並不 穩定，會自動衰變成 質子及其他粒子，某 些原子核也會有類似 的衰變。我們無法以 重力、電力、磁力或 強力來解釋中子的衰 變現象，因此我們得 ‧在介紹完弱力後，可以 做個總整理，說明自然 界的基本作用力可分 為重力、電力與磁力、 強力、弱力。物質間一 切的交互影響都是由 這幾種基本交互作用 所綜合而成的。 必修-自然領域-基礎物理課程綱要 203 高級中學基礎物理一 主題 主要內容 說明 備註 參考節數 知自然界中還有另外 一種交互作用，我們 稱它為「弱交互作用 （或弱力）」。由於 弱交互作用存在，中 子才會衰變。弱力作 用的範圍比強力作用 的範圍更短。 ‧說明我們日常生活中所 經驗到的各種力量，例 如：摩擦力、各種「接 觸力」（用手推桌子、 地板把桌子撐住）、彈 性力、氣體分子碰撞容 器壁產生的壓力來源 等等，若從原子的觀點 來看，其來源其實都是 電力與磁力的作用。 五、電與磁的統一 1. 電流的磁效 應 1-1 說 明 電 流 會 產 生 磁 場。介紹安培右手定 則。 ‧祗做定性的介紹，不推 導任何數學公式。 ‧配合示範實驗二：載流 導線的磁效應。 3 2.電磁感應 2-1 介 紹 法 拉 第 感 應 定 律。由電磁感應來說 明電與磁是不可分割 的現象，因此我們把 電力以及磁力統稱為 電磁力。說明馬克士 威把電磁力所遵守的 定 律 全 部 整 理 在 一 起，因此人們稱這些 方程式為馬克士威方 程式。 ‧祗做定性的介紹，不推 導任何數學公式。 ‧不需要具體說明方程式 的形式。簡單指出，馬 克士威方程式讓我們 能以定量的方式描述 電磁現象。 ‧配合示範實驗三：電磁 感應。 六、波 1.波的性質 1-1 說明波速、頻率、波長 的關係（數學式）。 ‧將國中階段已經學過 的基本概念做複習，以 便加深印象。 6 1-2 以簡單的例子（如：水 波、聲波）及圖示的方 式說明波的反射、折 射、干涉與繞射現象。 ‧祗做定性的介紹，不推 導任何數學公式；不提 折 射 定 律 的 數 學 形 式。以圖示方式介紹干 涉現象。 1-3 利用聲波介紹都卜勒 效應。 ‧祗做定性的介紹 2.光與電磁波 2-1 介紹歷史上關於光的 兩個主要理論：微粒 說、波動說。 ‧祗做定性的介紹，不推 導任何數學公式。 2-2 介紹光的反射及折射 現象。 ‧不推導任何數學公式。 普通高級中學課程綱要 204 高級中學基礎物理一 主題 主要內容 說明 備註 參考節數 2-3 介紹光的干涉及繞射 現象。 ‧介紹楊氏雙狹縫干涉 實驗。 ‧配合示範實驗四：楊氏 雙狹縫干涉。 2-4 說明由於有電磁感應 現象，電磁場可以在 空間中傳播，從而形 成所謂的電磁波。介 紹馬克士威從他的方 程式預測了電磁波的 存在，而且計算出電 磁 波 的 速 度 即 為 光 速。科學家因此認知 光即是電磁波。介紹 電磁波譜及在日常生 活中的應用。 ‧簡單指出，我們可以利 用馬克士威方程式來 計算出電磁波在真空 中傳播的速度。僅須簡 要說明電場、磁場之交 互感應及傳播。 ‧可強調電磁波乃前節 馬克士威方程式之重 要推論。 七、能量 1.能量的形式 1-1 簡介力學能、熱能、光 能、電能、化學能等各 種形式的能。 ‧有關各種能量及能量 間轉換避免做定量推 導及計算。 5 1-2 介紹克氏溫標（絕對溫 標）。說明溫度越高代 表物體中原子的平均 動能越大。 2. 能量間的轉 換與能量守 恆 2-1 舉例說明各種能量間 的轉換，以及能量守 恆的觀念。介紹質量 及能量可以相互轉換 的概念。介紹 E = MC2 的公式。 3.核能 3-1 簡述原子核的分裂及 核能發電並介紹輻射 安全。 3-2 簡述原子核的融合及 核能。 ‧可提及太陽能來自核 融合。 4. 能量的有效 利用與節約 4-1 簡介能源的有效利用 及再生，並舉例說明 日常生活中如何節約 能源。 、 量子現 1.光子與電子 以及所有微 1-1 簡介光電效應，說明光 具有粒子性。引入 E＝ ‧定性說明如果我們將 頻率夠高的光照射到 4 必修-自然領域-基礎物理課程綱要 205 高級中學基礎物理一 主題 主要內容 說明 備註 參考節數 觀粒子都具 有波粒二象 性 ｈν 公式。 某些金屬上，便可以將 電子打離金屬表面。光 電子的產生祗和入射 光的頻率有關而和光 的強度無關。 ‧說明光是由一顆顆的 光量子所組成的，每顆 光量子的能量和光的 頻率成正比。 1-2 舉例說明光電效應在 日常生活中之應用。 1-3 簡介雙狹縫電子干涉 現象，藉此說明電子 具有波動性。 ‧定性介紹物理學家在 1961 年才成功完成的 雙 狹 縫 電 子 干 涉 實 驗。此一實驗的概念及 光學中的楊氏干涉實 驗完全相同，可明確的 呈現電子的波動性。 1-4 指出牛頓運動定律在 微觀（原子）尺度下並 不適用；此時適用之理 論稱為量子論。 2.原子光譜 2-1 說明原子外圍的電子 只 能 具 有 特 定 的 能 量，稱之為能階。 ‧可簡單指出能階的存 在及電子的波動性有 密切關聯。 2-2 說明電子可以經由吸 收或發射特定能量（頻 率）之光子由一個能階 躍遷到另一個能階，從 而引入原子光譜之概 念。 ‧不涉及任何數學推導。 2-3 說明不同的原子有不 同的光譜；經由測量一 個物體發出的原子光 譜，我們可以推論出它 的組成成分。 九 、 宇宙學簡 介 1. 星體觀測及 哈伯定律 1-1 簡介人類對星體的觀 測。 ‧僅做常識性介紹。 2 1-2 簡介宇宙中各種結構 （如：太陽系、星系、 星系團等）的尺度。 ‧僅做常識性介紹。 普通高級中學課程綱要 206 高級中學基礎物理一 主題 主要內容 說明 備註 參考節數 1-3 由測量遠方星體之光 譜與已知元素光譜之 對比（紅移現象），我 們得到哈伯定律。天文 學家因此推論星系間 之距離與時俱增。我們 生活在一個正在膨脹 的宇宙中。 ‧說明可以用都卜勒效 應來約略詮釋哈伯定 律及膨脹宇宙的關係。 2.宇宙起源 2-1 簡介宇宙演化的歷史。‧僅做常識性介紹。 ‧可簡介霹靂說及宇宙微 波背景輻射。 總時數 32 附錄一、現代科技1. 現代科技簡 介 1-1 簡介雷射、半導體、超 導體及其應用。 ‧僅做常識性介紹。 ‧簡介台灣相關產業。 1-2 簡介液晶、電漿及其應 用。 1-3 簡介奈米科技及其應 用。 高中基礎物理一示範實驗活動 項目 示範實驗名稱 配合主題 一 摩擦力的觀察 主題三：「物體的運動」中日常生活中的力。 二 載流導線的磁效應 主題五：「電與磁的統一」中電流的磁效應。 三 電磁感應 主題五：「電與磁的統一」中的法拉第電磁感應。 四 楊氏雙狹縫干涉 主題六：「波」中的光的干涉。 必修-自然領域-基礎物理課程綱要 207 高級中學基礎物理二 A 主題 主要內容 說明 備註 參考節數 一、運動學 1.直線運動 1-1 以質點在一直線上的 位置變化，描述運動並 說明位移及路徑長。 ‧本節僅討論質點的直線 運動。 ‧不涉及微分運算符號。 6 1-2 介紹速度及速率。 1-3 介紹加速度。 1-4 討論一維空間的等加 速運動，並說明自由 落體運動。 二、牛頓運動定律 1. 慣 性 與 牛 頓 第 一 運 動 定 律 1-1 介紹慣性的概念並說 明力是運動狀態發生 變化的原因。簡單介 紹靜力平衡及力的向 量性質。 ‧靜力平衡及力的向量性 質部分不做計算。 ‧計算限於直線運動。 7 2.牛頓第二運 動定律 2-1 說明力與加速度之間 的關係。 3. 牛 頓 第 三 運 動定律 3-1 說明作用力及反作用 力的關係。 4.摩擦力 4-1 說明靜摩擦力及動摩 擦力。 ‧不提摩擦係數。 三、動量與牛頓運動定律的應用1.動量 1-1 定義動量，並說明其與 作用力之間的關係。 ‧祗討論質點的一維運 動。 6 2.動量守恆 2-1 簡單介紹動量守恆及 牛頓第三運動定律的 關係。 3. 等速率圓周 運動 3-1 簡單說明等速率圓周 運 動 ， 並 引 入 角 速 度、切線速度、向心 加速度及向心力等概 念。 四、萬有引力 1. 萬有引力定 律 1-1 說明萬有引力定律的 數學形式。 3 2. 地球表面的 重力與重力 加速度 2-1 由物體在地球表面所 受重力得出地球表面 的重力加速度。 3. 行星與人造 衛星 3-1 應用牛頓運動定律及 萬有引力定律解釋行 星與人造衛星的運動。功與 1.功 1-1 以力與位移的乘積定‧祗討論一維運動。 8 普通高級中學課程綱要 208 高級中學基礎物理二 A 主題 主要內容 說明 備註 參考節數 義功。 2.動能與功能 定理 2-1 定義動能，並說明外力 作功之總和等於物體 動能之變化量。 3.位能 3-1 說明位能的定義。 3-2 說明地表附近的重力 位能。 4.力學能守恆 4-1 簡介力學能守恆定律。‧說明力學能守恆之相關 實例。 六、碰撞1.碰撞 1-1 以二質點之間的碰撞 簡單說明碰撞前後的 動量及動能變化。 ‧不提約化質量。 ‧不提恢復係數。 ‧不討論內能。 2 總時數 32 高級中學基礎物理二 B 主題 主要內容 說明 備註 參考節數 一、靜力學 1.移動平衡 1-1 說明力的測量。 ‧配合實驗二：靜力平 衡。 8+2 1-2 說明力的向量性質與 力的合成分解。 1-3 說明移動平衡的條件。 2.力矩及轉動 平衡 2-1 說明力矩的定義及轉 動平衡的條件。 3.靜力平衡 3-1 說明靜力平衡的條件。 4.重心與質心 4-1 說明重心與質心的定 義。 5.靜力學應用 實例 5-1 以力圖及日常生活實 例（如：槓桿、滑輪 等）說明靜力平衡的 應用。 二、運動學 1.直線運動 1-1 以質點在一直線上的 位置變化，描述運動 並說明位移及路徑長。 ‧本節僅討論質點的直 線運動。 8+2 1-2 介紹速度與速率。 必修-自然領域-基礎物理課程綱要 209 主題 主要內容 說明 備註 參考節數 1-3 介紹加速度。 1-4 詳細討論一維空間的 等加速運動，並說明 自由落體運動。 ‧配合實驗三：自由落 體及物體在斜面上的 運動。 1-5 說明直線上的相對運 動。 2.平面運動 2-1 利用平面向量之概念 將位移、速度及加速 度推廣至二維空間的 運動。 ‧避免述及二維空間及 三維空間的相對運動。 2-2 以拋體運動為例，說明 二維的等加速度運動。 三、牛頓運動定律 1.慣性與牛頓 第一運動定 律 1-1 介紹慣性的概念並說 明力是運動狀態發生 變化的原因。 ‧不提可變質量系統。 8+2 2.牛頓第二運 動定律 2-1 說明力與加速度之間 的關係。 ‧配合實驗四：牛頓第 二運動定律實驗。 3.牛頓第三運 動定律 3-1 說明作用力與反作用 力的關係。 4.摩擦力 4-1 說明靜摩擦力和動摩 擦力，及其與正向力 之間的關係。 四、動量與牛頓運動定律的應用 1.動量與衝量 1-1 定義動量與衝量，並說 明其與作用力之間的 關係。 12 2.動量守恆 2-1 介紹質點系統的動量 守恆定律。 3.質心運動 3-1 說明質心的速度、加速 度。 4.等速率圓周 運動 4-1 簡單說明等速率圓周 運 動 ， 並 引 入 角 速 度、切線速度、向心 加速度及向心力等概 念。 5.角動量 5-1 定義單一質點的角動 量並說明其與作用力 矩之間的關係。 ‧可類比角動量與力矩 的關係，及動量與力 的關係。 ‧不提轉動慣量。 普通高級中學課程綱要 210 主題 主要內容 說明 備註 參考節數 6.簡諧運動 6-1 以彈簧振動及單擺運 動為例說明簡諧運動 為一周期性運動、並 解釋位置與時間的關 係。 ‧祗討論水平彈簧的運 動，不討論鉛直彈簧 的運動。 7.物理量的因 次 7-1 介紹物理量的因次及 因次分析法。 五、萬有引力定律 1.萬有引力定 律 1-1 說明萬有引力定律的 數學形式。 4 2.地球表面的 重力與重力 加速度 2-1 由物體在地球表面所 受重力得出地球表面 的重力加速度。 ‧不提橢圓軌道，不提 地球內部的重力。 3.行星與人造 衛星 3-1 應用牛頓運動定律與 萬有引力定律解釋行 星及人造衛星的運動。 六、功與能量 1.功與功率 1-1 以力與位移的純量積 定義功，並介紹平均 功率及瞬時功率。 ‧ 本 節 所 需 的 數 學 觀 念：向量之純量積。 12 2.動能與功能 定理 2-1 定義動能，並證明外力 作功之總和等於物體 動能之變化量。 3.位能 3-1 說明位能的定義 3-2 說明重力位能及彈簧 位能。 ‧介紹重力位能及彈簧 位能的形式，不詳細 推導。 ‧不討論鉛直彈簧的重 力位能加彈簧位能。 4.力學能守恆 4-1 簡 介 力 學 能 守 恆 定 律，並舉力學能守恆 的實例。 七、碰撞 1.彈性碰撞 1-1 以二質點之間的碰撞 說明彈性碰撞前後的 動量及動能守恆。 ‧不提約化質量。 4 2.非彈性碰撞 2-1 說明一般物體的碰撞 為非彈性碰撞，碰撞 前後僅動量守恆。 ‧不提恢復係數。 ‧二維碰撞祗說明不計 算。 ‧不討論內能。 總時數 56+8 (實驗) 必修-自然領域-基礎物理課程綱要 211 高中基礎物理二 B 實驗活動 項目 實驗名稱 內容 配合主題 參考節數 一 測量與誤差 ‧利用游標尺測量物體的 長度。 ‧記錄測量的長度，求其 平 均 值 ， 含 「 誤 差 處 理」。 ‧說明有效數字的意義及 應用。 ‧報告格式、 表格 关于规范使用各类表格的通知入职表格免费下载关于主播时间做一个表格详细英语字母大小写表格下载简历表格模板下载 設計、 數據處理。 ‧獨立單元實驗。 2 二 靜力平衡 ‧利用力桌做共點力的平 衡測量。 ‧利用力桌做非共點力的 平衡測量。 ‧主題一：「靜力學」 中的 1.移動平衡和 2. 力矩及轉動平衡。 2 三 自由落體與物 體在斜面上的 運動 ‧利用計時器測量自由落 體的速度及加速度。 ‧利用力學滑車、計時器 記錄滑車由斜面滑下之 位移、速度、加速度， 以瞭解等加速度直線運 動。 ‧主題二：「運動學」 中的 1.直線運動。 2 四 牛頓第二運動 定律 ‧利用滑車與軌道、計時 器，將質量固定，改變 作用力以測加速度，求 出加速度及作用力的關 係。 ‧固定作用力，改變質量 以測加速度，求出加速 度及質量的關係。 ‧綜合實驗結果得出牛頓 第二運動定律。 ‧主題三：「牛頓運動 定律」中的 2.牛頓第 二運動定律。 2 普通高級中學課程綱要 212 伍、實施要點 一、教材編選 （一）編寫教材時，應注意與國民中小學九年一貫課程的銜接，並注意教材內容 應具時代性及前瞻性。 （二）高級中學基礎物理教材之編選，應依照本教材綱要之規範，銜接國民中小 學九年一貫課程自然及生活科技學習領域教材和高一基礎物理教材之內 容，配合學生之數學能力，妥善編排組織成適合學生認知能力和激發學生 學習興趣的教材。教材編輯時，可自訂篇、章、節等順次和標題名稱，但 必須涵蓋教材綱要中各主要內容。 （三）物理學之教材內容應理論和應用並重，以使學生能活學活用科學知識。 （四）教材之編寫，原則上，各單元應以示範實驗或學生的舊經驗引領，以引起 學生學習的動機，經由歸納或演繹的過程，導出科學知識。教材的敘述應 著眼於闡明知識的形成過程，以培養學生發現和解決問題的能力。 （五）教材之組織應兼顧與高中數學科、化學科、地球科學科和生物科等相關學 科之間的相互配合。 （六）教材份量應與教學節數相配合，以一學年或一學期一冊為原則。內容應力 求上下連貫，前後呼應，重要概念宜分層次，由淺而深，由具體而抽象， 在不同單元中重覆呈現，使學生能充分理解並習得完整的概念。 （七）教材中的專有名詞和人名翻譯，應以教育部公布之物理學名詞為準，遇有 未規定者，則參照目前國內科學刊物及習慣用語，妥為譯註，惟各冊必須 一致，且與高中其它相關學科相配合。課本中初次出現的專有名詞或外國 人名，在同一頁中應附原文，人名並應附國名及生歿年，書後加印中英名 詞對照表及索引。 （八）教科書各單元教材之後，應編列習題，由學生自行解答，以收練習之效。 可酌量列出簡單電腦計算數值之相關習題做為延伸之參考習題。 （九）教科書應隨同編有教師手冊，供教師參考。教師手冊之內容除了明列教學 單元目標、教學時間之外，應提供教學必要的參考資料、習題解答和實驗 活動的詳盡說明；必要時，得提供教學媒體之製作資料或成品。 （十）各單元教材之設計，應兼顧認知、情意和技能等方面的教學目標。在認知 方面，包括觀察、研判、推論、預測、提出計畫、提出假設、評估等心智 活動能力的培養及科學概念的習得等；在情意方面，包括實事求是的工作 態度培養，細心耐心的工作精神陶冶等；在技能方面，包括實驗操作技能 及各種實際執行活動能力的習練等。 （十一）文字敘述，力求流暢易讀，淺顯易懂，版面應做美工專業設計，多附精 美的圖說和彩色照片，以吸引學生喜愛閱讀，激發其讀書之興趣。 （十二）物理學於課文之外，如有實驗活動，須另編有實驗活動手冊。手冊中應 明列實驗目的、實驗儀器、實驗步驟、結果和討論，並設計一些相關問 題供學生思考作答。 （十三）每一冊在各章節間或在書後，應酌列與教材有關的補充資料，例如科學 家的傳記、最新科技進展等；尤其是基礎物理一教材綱要中的第二主題 「物質的組成」、第四主題「物質間的基本交互作用」、第八主題「量 子現象」與第九主題「宇宙學簡介」等，因增添了以往教材綱要所沒有 必修-自然領域-基礎物理課程綱要 213 的新內容，教科書可適當增列延伸閱讀資料（例如國內外相關專業網站 或書籍、文章），供老師及學生參考。 二、教學方法 （一）教師在教學前應參考教師手冊，編寫 教案 中职数学基础模块教案 下载北师大版¥1.2次方程的根与系数的关系的教案关于坚持的教案初中数学教案下载电子教案下载 。教案之設計，應以普通程度學 生為對象，但亦應顧及個別差異，對於學習較快或較慢之學生，應實施「充 實教學」或「補救教學」。 （二）教師在每一新單元教學時，應以學生日常生活之體驗，及既有之知識或經 驗為基礎，多舉實例以引起學生學習的動機，進而引導學生發現問題，推 理分析，歸納或演繹，以迄問題之解決，達成習得新知識或新概念的教學 目標。在實驗活動中，應儘量讓學生親手操作，以熟練實驗技巧，並提供 學生自我發揮之創造空間，教師從旁協助，善加引導。 （三）教師教學時，不應單以知識的傳授為重點，尤應注意教導學生在科學方法 的應用和科學態度的培養。科學方法包括觀察、分類、測量、傳達、數字 的運用、時空關係的運用、預測、推理、解釋資料、控制變因、建立假設、 設計實驗等項。科學態度則指互助合作，尊重他人意見，忠於數據，實事 求是等項。 （四）教師教學時，應積極鼓勵學生質疑發問、共同討論，以營造生動有趣的教 學氣氛。討論時，可採小組活動方式，以促進同學間合作及互助的學習。 教師宜多運用各式教學媒體和資訊設備以加強課堂教學之成效。 （五）教師教學時，應著重科學概念的融會貫通和運用，切忌灌輸零碎、片斷的 知識。 （六）教師教學時，應本因材施教，有教無類的精神，運用教學的藝術和輔導的 技巧，充分掌握每一學生的學習動態，激發其潛能，不放棄任何一位學生。 （七）教學完畢後，教師應做自我評量及學生學習成就評量，逐步修訂教案，使 教學計畫更趨完善，教學得以相長。 （八）實驗活動之教學應以連課方式進行。 三、教具及有關教學設備 （一）學校應依教育部頒布之「普通高級中學設備標準」，設置物理實驗室及器 材準備室，並得配置管理人員。實驗活動所需之器材應獲得充分之供應。 （二）實驗室及實驗活動場所應注意通風、安全措施和環境污染防制。實驗所損 耗的器材，應儘速修護或補充。 （三）除設備標準中所規定之視聽教學媒體外，各校宜鼓勵教師自製教具，或由 教學研究會集體創製，並推廣之，以分享教學經驗。 （四）學校應供應每位教師教師手冊，並宜多訂購參考書籍、科學期刊和雜誌供 師生借閱，以做為教學研究或學習之參考。 四、各科教材或單元間的聯繫與配合 與本科關係最密切的學科為數學、化學、地球科學和生物，任課教師應熟悉 相關學科之內容，並透過教學研究會方式，集合各相關科目任課教師，共同研討 配合方案，以求科際間縱向及橫向之間的聯繫。 普通高級中學課程綱要 214 五、教學評量 （一）為瞭解學生之學習狀況和成就，教師應適時進行「形成性評量」和「總結 性評量」，以評估學生學習成就和診斷教學得失，並加以補救及調整，俾 達成預期的教學目標。 （二）評量方式除紙筆測驗外，並應考評學生所做習題和學習報告，以及課堂討 論和實驗活動的表現，綜合評估學生的學習成就和能力。 （三）評量之內容，應以教學目標和學習行為目標為導向。在認知方面，按記憶、 理解、應用、分析、綜合、評鑑等不同層次，設計評量試題，題型宜生動 活潑，並求難易適中；在情意方面，著重科學精神和科學態度的表現；在 技能方面，則考查實驗操作的技巧和設計的能力。 （四）平時考查之項目可以閱讀報告、專題研究、自製模型、自行設計實驗等方 式行之。在報告和研究方面，應著重組織能力、資料查尋能力、討論及做 結論能力。在實驗方面，則著重在思考能力及創造能力。 選修-自然領域-物理課程綱要 215 普通高級中學選修科目「物理」課程綱要 壹、課程目標 普通高級中學選修科目「物理」課程欲達成之目標如下： 以高中必修科目基礎物理教材為本，增強學生對於物理瞭解的深度與廣度， 訓練學生抽象思考、計算以及做實驗的能力，以奠定學生研習下一階段物理的基 礎。 貳、時間分配 本課程於高三實施，以安排一學年，每學期四至五學分，每週授課四至五節 為原則。 參、教材綱要 一、教學活動部分 主題 主要內容 說明 備註 參考節數 一、熱學 1. 熱 容 量 與 比 熱 1-1 說明熱容量及物體質 量的關係並定義比熱。 ‧配合實驗：金屬的比 熱 。 10+1 2. 物 質 的 三 態 變化與潛熱 2-1 以水為例說明物質受 熱所產生的物態變化 及分子間之能量變化 關係。 2-2 定義沸點、熔點與凝固 點，並以簡單例子說明 上述相變溫度及壓力 之間的關係。 2-3 引進相變及潛熱的概 念。 3. 焦 耳 實 驗 與 熱功當量 3-1 說明熱是能量的一種。 3-2 介紹焦耳實驗與熱功 當量。 4. 熱膨脹 4-1 介紹熱膨脹係數，並說 明熱膨脹在日常生活 中的應用。 5. 理 想 氣 體 方 程式 5-1 介紹壓力及大氣壓力。‧不必介紹真實氣體方程 式。 5-2 由實驗結果介紹氣體 壓力、溫度及體積間的 關係。 5-3 從有關的氣體定律歸 納出理想氣體方程式。 普通高級中學課程綱要 216 主題 主要內容 說明 備註 參考節數 5-4 介紹絕對溫度及絕對 溫標。 6.氣體動力論 6-1 利用分子運動模型導 出在熱平衡時容器內 的氣體分子因碰撞器 壁所產生的壓力。 ‧避免做數學上繁雜之推 導。 ‧限單原子氣體。 6-2 說明氣體分子平均動 能及溫度之間的關係。 二、波動 1.波的傳播 1-1 以水波及繩波說明波 可以傳播能量，但並 不傳送物質。 10+2 2.振動與波 2-1 說明力學波是因物質 的振動而產生，必須 靠介質才能傳播。波 的傳播方式有縱波和 橫波兩種。 3.週期波 3-1 以正弦波定義波長、頻 率、波速、振幅、波 峰 及 波 谷 等 專 有 名 詞，並說明其間的關 係。 ‧不提波函數。 4. 繩 波 的 反 射 和透射 4-1 說明繩波在遇到不同 介質界面時的反射和 透射情形。 5. 波 的 重 疊 原 理 5-1 說明二獨立波在同一 介質中相遇時，其合 成波的位移會疊加。 6.駐波 6-1 說明駐波如何產生及 駐波的性質。 6-2 定義波節與波腹，說明 波節（波腹）位置及 波長的關係。 7.海更士原理 7-1 定義波前，說明海更士 原理的內容。 8. 水 波 的 反 射 與折射 8-1 以水波槽實驗說明，波 在不同介質界面反射 時，遵守反射定律。 ‧配合實驗：水波槽實 驗。 8-2 以水波槽實驗說明，波 在不同介質界面處產 生折射時，遵守折射 定律。 選修-自然領域-物理課程綱要 217 主題 主要內容 說明 備註 參考節數 8-3 以海更士原理解釋水 波的反射和折射。 9. 水 波 的 干 涉 與繞射 9-1 以水波槽展示二同相 點波源的干涉現象。 ‧配合實驗：水波槽實 驗。 9-2 以水波槽展示水波遇 障礙物時，會發生偏 離原先前進方向的繞 射現象。 三、聲波 1.聲波的傳播 1-1 聲音必須靠介質才能 傳播，在空氣中，聲波 以縱波的形式傳播。 4+1 2.聲音的共鳴 2-1 說明共鳴的原理及應 用。 ‧配合實驗：氣柱的共 鳴。 3.基音和泛音 3-1 以固定的弦振動，開管 和閉管空氣柱的振動 說明基音和泛音的關 係。 四、幾何光學 1. 拋 物 面 鏡 成 像 1-1 介紹拋物面鏡的特性 及應用。 10+2 2.球面鏡 2-1 介紹球面鏡，並以凸面 鏡 與 凹 面 鏡 為 例 說 明。 ‧不推導面鏡成像公式， 且僅限單一面鏡。 2-2 介 紹 球 面 鏡 成 像 公 式、作圖法及在日常 生活上的應用。 3.折射現象 3-1 解釋光的折射現象。 ‧配合實驗：折射率之測 定及薄透鏡的成像。 3-2 介紹折射率的定義及 司乃耳定律。 4.全反射 4-1 介紹全反射現象及其應 用。 5.薄透鏡 5-1 介紹薄透鏡的成像公 式及作圖法。 ‧配合實驗：折射率之測 定及薄透鏡的成像。 ‧不推導透鏡成像公式， 且僅限單一透鏡。 五、物理光學 1.光的波動說 1-1 介紹光的波動現象。 6+2 2. 光 的 干 涉 與 繞射現象 2-1 介紹楊氏雙狹縫干涉 實驗並簡單說明同調 性的意義。 ‧配合實驗：干涉與繞射。 2-2 簡單介紹單狹縫的繞 射實驗。 普通高級中學課程綱要 218 主題 主要內容 說明 備註 參考節數 六、靜電學 1.庫侖定律 1-1 說明兩個點電荷間相 互作用力之大小及兩 者距離的關係。 ‧單位限用國際單位系 統。 10+2 2. 電 力 線 與 電 場 2-1 介紹電力線的概念。 ‧配合實驗：等電位線與 電場。 2-2 說明電場之定義與電 力線之關係。 2-3 說明帶電質點在均勻 電場中所受的力與運 動軌跡。 3.電位能、電位 與電位差 3-1 說明帶電平行板間形 成的均勻電場。 3-2 說明電位能、電位及電 位差。 3-3 說明平行板間均勻電 場與電位差及板距間 之關係。 七、電流 1. 電 動 勢 與 電 流 1-1 說明電動勢之意義及 電池的端電壓。 ‧電動勢不涉及化學反 應。 6+3 1-2 說明電動勢與電流的 關係。 2. 電 阻 與 歐 姆 定律 2-1 介紹電阻的定義和單 位。 ‧配合實驗：歐姆定律及 惠司同電橋。 2-2 介紹電阻率。 2-3 說明電阻的串、並聯及 迴路。 ‧祗提簡單的電路，不提 Δ型-ㄚ型電阻間之轉 換。 2-4 簡述電路中的能量守 恆及電量守恆。 2-5 介紹三用電錶的使用。 2-6 簡介電阻及溫度的關 係。 ‧僅定性討論電阻及溫度 的關係。 3. 電 流 的 熱 效 應及電功率 3-1 說明電流的熱效應及 電功率。 八、電流磁效應 1. 電 流 的 磁 效 應 1-1 說明必歐-沙伐定律及 安培右手定則。 8+2 2. 載 流 導 線 的 磁場 2-1 說明長直導線及圓線 圈 電 流 所 產 生 的 磁 場。 2-2 簡單說明螺線管電流 所產生的均勻磁場。 3. 載 流 導 線 在 磁場中所受 的力及其應 3-1 說明載流導線在均勻 磁場中所受的作用力 及其應用。 ‧配合實驗：電流天平。 選修-自然領域-物理課程綱要 219 主題 主要內容 說明 備註 參考節數 用 3-2 說明載流平行導線間 的作用力。 ‧不以積分及環場積推導 磁場強度。 3-3 介紹電動機的原理。 4. 帶 電 質 點 在 磁場中的運 動及其應用 4-1 說明帶電質點在磁場 中所受的力及運動軌 跡，並簡介其應用。 九、電磁感應 1. 法 拉 第 電 磁 感應定律與 感應電動勢 1-1 介紹磁通量的定義並 說明法拉第的實驗及 定律。 ‧示範實驗：電磁感應。 10 2.冷次定律 2-1 介紹冷次定律以說明 感應電動勢之方向。 3. 發 電 機 與 交 流電 3-1 簡單介紹發電機的工 作原理與交流電。 4.變壓器 4-1 簡單介紹變壓器升降 電壓之原理。 5.電磁波 5-1 簡單介紹電磁波之產 生、傳播及波譜。 ‧僅定性說明電場、磁場 之交互感應與傳播。介 紹電磁波譜中不同波 段的名稱及在日常生 活中的應用。 十、近代物理 1.電子的發現 1-1 簡介湯木生陰極射線 管及電子荷質比實驗。 ‧配合實驗：電子的荷質 比認識。 17+2 1-2 簡介密立坎油滴實驗。 2.X 射線 2-1 簡單說明 X 射線的產 生及其性質。 2-2 簡介 X 射線的應用。 3. 量 子 論 的 發 現 3-1 簡述黑體輻射的性質 及卜朗克的量子論解 釋。 ‧依據實驗結果僅做定性 式說明。 3-2 介紹光電效應及愛因 斯坦光量子論。 4.原子結構 4-1 說明拉塞福的原子模 型。 ‧祗說明拉塞福的實驗， 不做定量解釋。 4-2 簡述氫原子光譜及波 耳的氫原子模型。 5.物質波 5-1 敘述德布羅依物質波 的提出及證實。 5-2 說明波與粒子的二象 性。 6.原子核 6-1 簡述原子核的組成。 ‧不詳細說明發現的細 節。 6-2 簡述原子核的衰變及 其放射性。 普通高級中學課程綱要 220 主題 主要內容 說明 備註 參考節數總時數 91+17 相對論 附錄一、狹義 1. 狹 義 相 對 論 簡介 1-1 簡介狹義相對論的內 容與影響。 二、實驗活動部分 項目 實驗名稱 內容 配合主題 參考節數 一 金屬的比熱 ‧利用量熱器測量金屬的 比熱。 ‧主題一：「熱學」中 的 1.熱容量與比熱。 1 二 水波槽實驗 ‧在水波槽中，觀測水波 遇不同形狀的障礙物反 射的情形。 ‧在水波槽中，觀測水波 在深淺不同的部位產生 折射的情形。 ‧利用水波槽、起波器， 作二同相點波源的水波 干涉。 ‧主題二：「波動」中的 7.水波的反射與折射 及 9.波的干涉與繞射。 2 三 氣柱的共鳴 ‧ 探 討 空 氣 柱 的 共 鳴 現 象，測定聲音在空氣中 行進的速度。 ‧主題三：「聲波」中的 2.聲音的共鳴。 1 四 折射率的測定 及薄透鏡的成 像 ‧觀察折射現象，並用大 頭針與方格紙等簡單工 具測量玻璃、水及酒精 等常見物質的折射率。 ‧觀察並驗證薄透鏡成像 公式。 ‧主題四：「幾何光學」 中的 3.折射定律及 5. 薄透鏡。 2 五 干涉與繞射 ‧ 利 用 雙 狹 縫 之 干 涉 現 象 ， 測 量 單 色 光 之 波 長。 ‧ 利 用 單 狹 縫 之 繞 射 現 象 ， 測 量 單 狹 縫 之 寬 度。 ‧主題四：「物理光學」 中的 2.光的干涉與繞 射現象。 2 六 等電位線與電 場 ‧利用電場形成盤與探針 決定兩個電極間的等電 位線及電力線的分布。 ‧主題六：「靜電學」中 的 2.電力線與電場。 2 選修-自然領域-物理課程綱要 221 項目 實驗名稱 內容 配合主題 參考節數 七 歐姆定律及惠 司同電橋 ‧實證歐姆定律。 ‧練習電路之聯結及三用 電錶之使用法。 ‧利用惠司同電橋測定電 阻。 ‧主題七：「電流」中的 2.電阻與歐姆定律。 3 八 電流天平 ‧利用電流天平以測定螺 線管內磁場強度及電流 之關係。 ‧主題八：「電流磁效應」 中的 3.載流導線在磁 場中所受的力及其應 用。 2 九 電子的荷質比 認識 ‧使用電子束管及荷姆霍 茲線圈或其他性質相似 裝置，配合螺線管以測 定電子的荷質比。 ‧主題十：「近代物理」 中的 1.電子的發現。 2 肆、實施要點 一、教材編選 （一）編寫教材時，應注意與國民中小學九年一貫課程的銜接，並注意教材內容 應具時代性及前瞻性。 （二）高級中學選修物理教材之編選，應依照本教材綱要之規範，銜接國民中小 學九年一貫課程自然及生活科技學習領域教材和高中必修科目基礎物理 教材之內容，配合學生之數學能力，妥善編排組織成適合學生認知能力和 激發學生學習興趣的教材。教材編輯時，可自訂篇、章、節等順次和標題 名稱，但必須涵蓋教材綱要中各主要內容。 （三）物理學之教材內容應理論和應用並重，以使學生能活學活用科學知識。 （四）教材之編寫，原則上，各單元應以示範實驗或學生的舊經驗引領，以引起 學生學習的動機，經由歸納或演繹的過程，導出科學知識。教材的敘述應 著眼於闡明知識的形成過程，以培養學生發現和解決問題的能力。 （五）教材之組織應兼顧與高中數學科、化學科、地球科學科和生物科等相關學 科之間的相互配合。 （六）教材份量應與教學節數相配合，以一學年或一學期一冊為原則。內容應力 求上下連貫，前後呼應，重要概念宜分層次，由淺而深，由具體而抽象， 在不同單元中重覆呈現，使學生能充分理解並習得完整的概念。 （七）教材中的專有名詞和人名翻譯，應以教育部公布之物理學名詞為準，遇有 未規定者，則參照目前國內科學刊物及習慣用語，妥為譯註，惟各冊必須 一致，且與高中其它相關學科相配合。課本中初次出現的專有名詞或外國 人名，在同一頁中應附原文，人名並應附國名及生歿年，書後加印中英名 詞對照表及索引。 （八）教科書各單元教材之後，應編列習題，由學生自行解答，以收練習之效。 可酌量列出簡單電腦計算數值之相關習題做為延伸之參考習題。 普通高級中學課程綱要 222 （九）教科書應隨同編有教師手冊，供教師參考。教師手冊之內容除了明列教學 單元目標、教學時間之外，應提供教學必要的參考資料、習題解答和實驗 活動的詳盡說明；必要時，得提供教學媒體之製作資料或成品。 （十）各單元教材之設計，應兼顧認知、情意和技能等方面的教學目標。在認知 方面，包括觀察、研判、推論、預測、提出計畫、提出假設、評估等心智 活動能力的培養及科學概念的習得等；在情意方面，包括實事求是的工作 態度培養，細心耐心的工作精神陶冶等；在技能方面，包括實驗操作技能 及各種實際執行活動能力的習練等。 （十一）文字敘述，力求流暢易讀，淺顯易懂，版面應做美工專業設計，多附精 美的圖說和彩色照片，以吸引學生喜愛閱讀，激發其讀書之興趣。 （十二）物理學於課文之外，如有實驗活動，須另編有實驗活動手冊。手冊中應 明列實驗目的、實驗儀器、實驗步驟、結果和討論，並設計一些相關問 題供學生思考作答。 （十三）每一冊在各章節間或在書後，應酌列與教材有關的補充資料，例如科學 家的傳記、最新科技進展等。 二、教學方法 （一）教師在教學前應參考教師手冊，編寫教案。教案之設計，應以普通程度學 生為對象，但亦應顧及個別差異，對於學習較快或較慢之學生，應實施「充 實教學」或「補救教學」。 （二）教師在每一新單元教學時，應以學生日常生活之體驗，及既有之知識或經 驗為基礎，多舉實例以引起學生學習的動機，進而引導學生發現問題，推 理分析，歸納或演繹，以迄問題之解決，達成習得新知識或新概念的教學 目標。在實驗活動中，應儘量讓學生親手操作，以熟練實驗技巧，並提供 學生自我發揮之創造空間，教師從旁協助，善加引導。 （三）教師教學時，不應單以知識的傳授為重點，尤應注意教導學生在科學方法 的應用和科學態度的培養。科學方法包括觀察、分類、測量、傳達、數字 的運用、時空關係的運用、預測、推理、解釋資料、控制變因、建立假設、 設計實驗等項。科學態度則指互助合作，尊重他人意見，忠於數據，實事 求是等項。 （四）教師教學時，應積極鼓勵學生質疑發問、共同討論，以營造生動有趣的教 學氣氛。討論時，可採小組活動方式，以促進同學間合作及互助的學習。 教師宜多運用各式教學媒體和資訊設備以加強課堂教學之成效。 （五）教師教學時，應著重科學概念的融會貫通和運用，切忌灌輸零碎、片斷的 知識。 （六）教師教學時，應本因材施教，有教無類的精神，運用教學的藝術和輔導的 技巧，充分掌握每一學生的學習動態，激發其潛能，不放棄任何一位學生。 （七）教學完畢後，教師應做自我評量及學生學習成就評量，逐步修訂教案，使 教學計畫更趨完善，教學得以相長。 （八）實驗活動之教學應以連課方式進行。 選修-自然領域-物理課程綱要 223 三、教具及有關教學設備 （一）學校應依教育部頒布之「普通高級中學設備標準」，設置物理實驗室及器 材準備室，並得配置管理人員。實驗活動所需之器材應獲得充分之供應。 （二）實驗室及實驗活動場所應注意通風、安全措施和環境污染防制。實驗所損 耗的器材，應儘速修護或補充。 （三）除設備標準中所規定之視聽教學媒體外，各校宜鼓勵教師自製教具，或由 教學研究會集體創製，並推廣之，以分享教學經驗。 （四）學校應供應每位教師教師手冊，並宜多訂購參考書籍、科學期刊和雜誌供 師生借閱，以做為教學研究或學習之參考。 四、各科教材或單元間的聯繫與配合 與本科關係最密切的學科為數學、化學、地球科學和生物，任課教師應熟悉 相關學科之內容，並透過教學研究會方式，集合各相關科目任課教師，共同研討 配合方案，以求科際間縱向及橫向之間的聯繫。 五、教學評量 （一）為瞭解學生之學習狀況和成就，教師應適時進行「形成性評量」和「總結 性評量」，以評估學生學習成就和診斷教學得失，並加以補救及調整，俾 達成預期的教學目標。 （二）評量方式除紙筆測驗外，並應考評學生所做習題和學習報告，以及課堂討 論和實驗活動的表現，綜合評估學生的學習成就和能力。 （三）評量之內容，應以教學目標和學習行為目標為導向。在認知方面，按記憶、 理解、應用、分析、綜合、評鑑等不同層次，設計評量試題，題型宜生動 活潑，並求難易適中；在情意方面，著重科學精神和科學態度的表現；在 技能方面，則考查實驗操作的技巧和設計的能力。 （四）平時考查之項目可以閱讀報告、專題研究、自製模型、自行設計實驗等方 式行之。在報告和研究方面，應著重組織能力、資料查尋能力、討論及做 結論能力。在實驗方面，則著重在思考能力及創造能力。 普通高級中學課程綱要 224