普通高级中学选修物理课程纲要草案

1、普通高級中學選修物理課程綱要草案第一目標壹、在國民中學九年一貫自然與生活科技學習領域必修教材及高一、二必修物理教材的基礎上，進一步介紹物理學的知識，使學生認識物理現象的因果關係和其間所遵行的規律，增進對物理學的興趣和充實物理學的知識，以奠定未來進一步的專業學習及從事研究的基礎。貳、藉由實驗活動，增進學習物理學的興趣及培養學生良好的科學態度，使其熟習科學方法，提升學生能獨立及縝密思考、探索真理、及解決問題的能力。參、經由日常生活中有關科技應用實例的介紹，使學生體認物理科學的發展對人類生活和環境的影響及其重要性，啟發學生未來從事科學研究的興趣及在科學創造和應用上的潛在能力。第二 時間分配選修物理為

2、一學年之課程，供高三學生上、下年級選修，每週三節。第三教材綱要主題主要內容說明備註壹、靜力學一、移動平衡 說明力的向量性質與力的合成、分解。 說明移動平衡條件。u 建議教學節數：八節。二、力矩及轉動平衡 說明力矩的定義及其平衡的條件。三、靜力平衡 說明靜力平衡的條件。四、重心 說明重心的定義。五、靜力學應用實例 以日常生活實例說明靜力平衡的應用，例如簡單機械、天平等。貳、運動學一、平面運動 利用向量之概念將位移、速度及加速度推廣至二維空間的運動。 以拋體運動為例，說明二維的等加速度運動。u 建議教學節數：七節。二、等速率圓周運動 說明等速率圓周運動中角速度、切線速度及向心加速度的意義。另可於講

3、解牛頓第二運動定律之後再舉此二例說明之。三、簡諧運動 以等速率圓周運動在座標軸上的投影介紹簡諧運動，並舉彈簧振動與單擺運動為例。參、動力學一、 牛頓運動定律 由慣性的觀念談到牛頓第一運動定律，說明物體不受外力作用時的運動狀態。u 建議教學節數：六節。 利用實驗結果說明物體質量、所受的力與加速度之間的關係，並歸納出牛頓第二運動定律。u 不提可變質量系統。 以生活上的實例說明牛頓第三運動定律。二、動量1. 動量與衝量 說明動量與衝量之定義及其與作用力之間的關係。 以牛頓運動定律分析質點與質點系統的受力情況。u 建議教學節數：六節2. 動量守恆 介紹質點系統的動量守恆定律。3. 質心運動 定義質點系

4、統的質心位置。 說明質心的速度、加速度與質心運動定理。三、轉動1. 定軸轉動 說明繞定軸轉動的剛體上，某一質點的轉動情形，並定義角加速度。u 建議教學節數：六節。u 只提質點系統的轉動，不討論剛體對不定軸的轉動運動。2. 角動量與轉動慣量 說明等角加速度轉動。 說明質點對某定點的角動量及轉動慣量的定義。 描述質點的角動量和角速度的關係。 敘述質點的角動量變化率等於其所受的力矩。 敘述角動量守恆定律，舉例說明角動量守恆的日常應用。四、萬有引力定律1. 克卜勒行星運動定律 說明克卜勒有關行星運動之經驗定律。u 建議教學節數：七節。u 不涉及圓錐曲線的數學形式，不提離心率。2. 萬有引力定律 說明萬

5、有引力定律的數學形式。3. 重力場與重力加速度 說明重力場的定義，並解釋重力場強度與重力加速度的關係。4. 萬有引力定律的應用 應用牛頓運動定律與萬有引力定律說明人造衛星的運動，簡介地球表面附近的人造衛星與同步衛星的運動。五、功與能量1. 功與功率 以力與位移的純量積定義功，並介紹平均功率與瞬時功率。u 建議教學節數：十節。u 本節所需的數學觀念：向量之純量積。2. 動能與功-動能定理 定義動能，並說明質點所受的力所做的功與其動能變化之關係，即功-動能定理。3. 位能 簡單說明保守力的性質，並定義位能。 說明重力位能與彈簧力位能。u 只介紹位能的形式，不詳細推導。4. 力學能守恆 簡介力學能守

6、恆定律，並舉力學能守恆的實例。六、碰撞1. 彈性碰撞 以兩質點之間的碰撞說明彈性碰撞前後的動量及動能守恆。u 建議教學節數：四節。u 不提約化質量。(reduced mass) 。u 定義恢復係數但不做複雜計算。u 二維碰撞部分以作圖法簡要說明。u 不討論內能。2. 非彈性碰撞 說明一般物體的碰撞為非彈性碰撞，碰撞前後僅動量守恆。肆、 熱學一、理想氣體方程式 由實驗結果，介紹氣體壓力、溫度及體積間的關係。 介紹理想氣體方程式。介紹絕對溫度及絕對溫標。u 建議教學節數：六節u 配合化學課程內容，本節儘量簡化。二、氣體動力論的應用 說明在熱平衡時容器內的氣體壓力與氣體分子平均動能的關係。 說明氣體

7、分子平均動能與溫度之間的關係。u 避免作數學上繁雜之推導。三、熱力學第一定律 簡介內能、功、熱能及其之間的轉換關係。伍、力學波一、弦波的傳播及其駐波 以正弦波說明弦波的波速。 定義波節及波腹，說明波節及波腹的位置與波長的關係。 說明駐波如何產生及駐波的性質。 介紹兩端固定的弦產生駐波時，波長與弦長的關係，進而說明基音與泛音。u 建議教學節數：六節二、聲波的駐波 以開管和閉管空氣柱的振動說明基音和泛音。三、都卜勒效應 說明波源和觀察者之間的相對運動對聲波視頻率的影響。u 僅提一維空間的都卜勒效應。陸、光波一、光的波動說 介紹光的波動現象。u 建議教學節數：四節。二、光的干涉與繞射現象 說明雙狹縫

8、干涉的原理。 說明單狹縫繞射的原理。柒、靜電學一、庫侖定律 說明兩個點電荷間相互作用力之大小與兩者所帶電量及距離的關係。u 建議教學節數：七節u 用國際單位系統。二、電力線與電場 介紹電力線的概念。 說明電場之定義，及電場與電力線之關係。 說明帶電平行板間形成的均勻電場。 說明帶電質點在均勻電場中所受的力及運動軌跡。三、電位能、電位與電位差 說明電位能、電位及電位差。 說明平行板間均勻電場與電位差及板距間之關係。捌、電流一、電動勢與電流 說明電動勢之意義及電池的端電壓。 說明電動勢與電流的關係。u 建議教學節數：七節。u 電動勢不涉及化學反應。二、電阻與歐姆定律 介紹歐姆定律。 介紹電阻率並說

9、明電阻的串、並聯及迴路。u 只提簡單的電路，不提型-型電阻間之轉換。 簡述電路中的能量守恆與電量守恆。 介紹安培計和伏特計的使用。三、電流熱效應及電功率 說明電流的熱效應及電功率。玖、電流磁效應一、磁力線與磁場 由地磁及磁鐵說明磁極、磁性、磁力線及磁場方向。u 建議教學節數：九節。二、電流的磁效應 說明必歐-沙伐定律及安培右手定則。三、載流導線的磁場 說明長直導線及圓形線圈電流所產生的磁場。 簡單說明螺線管電流所產生的均勻磁場。u 不以積分及環場積推導磁場強度。四、載流導線在磁場中所受的力 說明載流導線在均勻磁場中所受的作用力及其應用。 說明兩平行載流導線間的作用力。 說明安培計及伏特計的原理

10、和構造。 介紹電動機的原理。五、帶電質點在磁場中的運動 說明帶電質點在均勻磁場中所受的力及運動軌跡，並簡介其應用。拾、電磁感應一、法拉第電磁感應定律與感應電動勢 介紹磁通量的定義。說明法拉第實驗及其電磁感應定律。u 建議教學節數：七。節二、冷次定律 介紹冷次定律。三、發電機與交流電 簡介發電機的工作原理與交流電。四、變壓器 簡介變壓器升降電壓之原理。五、電磁波 定性介紹電磁波之產生及傳播。拾壹、近代物理一、電子的發現 簡介陰極射線管實驗。 簡介湯木生荷質比實驗。 簡介密立坎油滴實驗。u 建議教學節數：八節。u 儘量避免繁雜的數學推導或計算。二、X射線 介紹X射線的產生，說明X射線是電磁波的一種

11、並介紹X射線的應用。三、量子論 說明黑體輻射的意義及性質，並簡述卜朗克的量子論。 介紹光電效應、康卜吞效應及愛因斯坦光量子論。 簡述物質波及量子力學的發展。u 依據實驗結果僅作定性說明。u 避免提數學公式。四、原子結構 說明拉塞福的原子模型。u 只說明實驗結果，不作定量解釋。u 本節內容配合選修化學課程儘量簡化。 簡述氫原子光譜及波耳的氫原子模型。u 簡介巴爾麥系的光譜線。 簡述夫然克-赫茲實驗。附錄一、相對論簡介 簡介相對論的創建。二、最近的發展 簡介次原子物理的進展。 簡介天文學的進展。 簡介近年來的物理發展。三、科學倫理 說明參與科學發展所應注重的倫理。第四實施方法壹、教材編選之要領一、

12、 高級中學選修物理科教材之編選，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與生活科技學習領域必修教材和高一、二必修物理教材之內容，配合學生之數學能力，妥善編排組織成能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，教材宜以適當的方式或策略呈現。二、 選修物理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。取材應儘量與日常生活的經驗相關，並可協助學生建立解決問題能力的題材。三、 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

13、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。四、 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。五、 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。六、 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儘可能附原文，書後應加印中英名詞對照表及索引。七、 教科書各單

14、元教材之後，應編列習題，由學生自行解答以收練習之效。八、 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。九、 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、提出計劃、提出假設、預測、推論、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、 文字敘述，應力求流暢易讀、淺顯易懂，版面應作美工專業設計

15、，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。十一、 選修物理外，另編有選修物理實驗。可配合開設，提供學生實作選修。十二、 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或附錄，例如科學家的傳記、最新科技進展等。貳、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

16、目標。在實驗活動中，應盡量讓學生親手操作，以熟練實驗技巧，並提供學生自我發揮之創造空間，教師則從旁協助，善加引導。三、 教師教學時，不應單以知識的傳授為重點，尤應強調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，以促進同儕間合作及互助的學習。教師宜多運用各式教學媒體和資訊、網路及視聽設備以加強課堂教學之效果。五、 教師教學時，應

17、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，把每一位學生都帶上來。七、 教學完畢後，教師應作自我評量及學生學習成就評量，逐步修訂教案，使教學計劃更趨完善，教學得以相長。參、教具及有關教學設備一、 除視聽教學媒體、影音光碟及錄影帶、投影機、單槍放映機外，各校應鼓勵教師自製教具，或由教學研究會集體創製，並推廣之，以分享教學經驗。二、 學校應提供每位教師教師手冊，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。肆、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，以求科際間縱向與橫向之間的聯繫。伍、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