「2022論壇/動手學科學/物質科學II」修訂間的差異

出自均優學習論壇共筆
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#原子
 
#原子
 
#*原子的概念
 
#*原子的概念
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#*原子核與電子
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#*陰極射線
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#*油滴實驗
 
#電子軌域
 
#電子軌域
 
#包立不相容原理
 
#包立不相容原理
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#常見元素
 
#常見元素
 
#化學鍵
 
#化學鍵
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#*共價鍵
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#*離子鍵
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#*凡得瓦力
 
#*分子組合方式、形狀
 
#*分子組合方式、形狀
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#常見分子
 
#常見分子
 
#*大分子
 
#*大分子
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#*濃度
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#混合物
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#基本物理量
 
#密度：遙控的浮沉子；Density_密度(PhET)
 
#密度：遙控的浮沉子；Density_密度(PhET)
  
 
===二、物質的態===
 
===二、物質的態===
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<div style='float:right'><img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/97/Phase_diagrams_with_liquid_crystal_and_plasma.svg' width=500 height=*/></div>
 
#從微觀到巨觀認識物質的態
 
#從微觀到巨觀認識物質的態
 
#三相圖
 
#三相圖
 
#透明
 
#透明
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#壓力
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#壓力<br/>-----二-一、氣體-----
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<img src='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/97/Phase_diagrams_with_liquid_crystal_and_plasma.svg'/>
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#理想氣體方程式
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#*PV=nRT
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===二-一、氣體===
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#白努力定律<!--(會用到 PV=nRT//應該是 動能+位能+流體作工=定值 較好)-->：紙飛機、巧奪天工<br/>-----二-二、液體-----
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#理想氣體方程式(PV=nRT)
 
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#白努力定律<!--(會用到 PV=nRT//應該是 動能+位能+流體作工=定值 較好)-->：紙飛機、巧奪天工
 
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===二-二、液體===
 
 
#浮力
 
#浮力
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#非牛頓流體
 
#超流體：無分子間的摩擦力
 
#超流體：無分子間的摩擦力
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#白努力定律
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#白努力定律<br/>-----二-三、固體-----
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===二-三、固體===
 
 
#結晶
 
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#彈性
 
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#虎克定律
 
#虎克定律
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#(楊氏模量)
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#拉伸模量(楊氏模量)<br/>-----二-四、液晶-----
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#液晶<br/>-----二-五、電漿-----
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===二-四、液晶===
 
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#液晶
 
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===二-五、電漿===
 
 
#電漿
 
#電漿
  
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#能量轉換：能量變變變
 
#能量轉換：能量變變變
 
#動能、位能：八仙過海
 
#動能、位能：八仙過海
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#能量守恆：能量變變變；牛頓擺；Energy Skate Park_能量滑板競技場(PhET)
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#能量守恆：能量變變變；牛頓擺；Energy Skate Park_能量滑板競技場(PhET)<br/>-----三-一、熱力學-----
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===三-一、熱力學===
 
 
#溫度：是粒子的平均動能
 
#溫度：是粒子的平均動能
 
#:絕對零度
 
#:絕對零度
 
#熱平衡：
 
#熱平衡：
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#*比熱
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#反應速率與動態平衡
 
#熵增原理：
 
#熵增原理：
 
#熱機：如對空氣加熱後使空氣膨脹，帶動機械運轉
 
#熱機：如對空氣加熱後使空氣膨脹，帶動機械運轉
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===四、重力(萬有引力)===
 
===四、重力(萬有引力)===
 
#重力是什麼
 
#重力是什麼
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#*質量對時空的扭曲
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#*低速時：萬有引力定律 / 伽利略變換
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#*高速時或極大重力場：廣義相對論 / 勞倫茲變換，須尋求更準確的描述
 
#重力的應用：啄木鳥、憤怒鳥、射紙牌、放手百元鈔
 
#重力的應用：啄木鳥、憤怒鳥、射紙牌、放手百元鈔
 +
 
===五、力與運動===
 
===五、力與運動===
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#位移 / 速度 / 加速度
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#位移、速度、加速度
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#動量與力：引進力的定義：安全著陸
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#動量與力：引進力的定義(dP/dt=F)，應用如安全著陸
 
#壓力
 
#壓力
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#作用力與反作用力原理(動量守恆)：八仙過海；飛行火箭
+
#作用力與反作用力原理：八仙過海；飛行火箭
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#*動量守恆
 
#力矩
 
#力矩
 
#:槓桿原理：倒與不倒；漂浮鐵鎚
 
#:槓桿原理：倒與不倒；漂浮鐵鎚
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#省力機械 / 方便機械
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#省力機械與方便機械
 
#重心：飛行火箭；倒與不倒、會排水的喝水鳥(分子間力)
 
#重心：飛行火箭；倒與不倒、會排水的喝水鳥(分子間力)
 
#角動量守恆：你儂我儂(無外力矩時)
 
#角動量守恆：你儂我儂(無外力矩時)
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#*靜摩擦力
 
#*靜摩擦力
 
#*動摩擦力
 
#*動摩擦力
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#*黏液液體
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#*黏性液體
 
#虎克定律：壓縮彈簧
 
#虎克定律：壓縮彈簧
  
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#電荷
 
#電荷
 
#電壓
 
#電壓
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#電池
 
#電流
 
#電流
 
#電阻
 
#電阻
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#*超導現象
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#*光敏電阻
 
#電功率
 
#電功率
 
#基本電路：Circuit Construction Kit: AC_電路組裝套件：交流電(PhET)；Circuit Construction Kit: AC - Virtual Lab_電路組裝套件：交流電 - 虛擬實驗室(PhET)
 
#基本電路：Circuit Construction Kit: AC_電路組裝套件：交流電(PhET)；Circuit Construction Kit: AC - Virtual Lab_電路組裝套件：交流電 - 虛擬實驗室(PhET)
 
#二極體
 
#二極體
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#電晶體
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#*半導體
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#*單向導電
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===六-一、電磁===
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#*發光
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#*CCD
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#電晶體<br/>-----六-一、電磁-----
 
#電荷運動與磁力線：倒與不倒
 
#電荷運動與磁力線：倒與不倒
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#*磁流體
 
#冷次定律：磁煞作用
 
#冷次定律：磁煞作用
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#法拉第定律
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#馬克士威爾方程式
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===六-二、電磁波(光)===
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##法拉第定律
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##馬克士威-安培定律
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##高斯定律
 +
##高斯磁定律
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#電機<br/>-----六-二、電磁波(光)-----
 
#波：聲波(PhET)；Fourier: Making Waves_傅立葉：產生波形(PhET)
 
#波：聲波(PhET)；Fourier: Making Waves_傅立葉：產生波形(PhET)
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#波長與顏色
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#*波長 / 頻率(週期倒數) / 波速 / 波形
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#*都普勒效應
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#*駐波
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#*基音、泛音
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#電磁光譜
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#*波長與顏色
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#*雷射
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#干涉：光碟科學DIY；Wave Interference_波的干涉(PhET)；量子波干涉(PhET)
 
#色光三原色
 
#色光三原色
 
#視覺暫留：倒與不倒
 
#視覺暫留：倒與不倒
 
#反射：隱形玻璃
 
#反射：隱形玻璃
 
#折射：顯微放大鏡；幾何光學及混合光經稜鏡色散再複合；Bending Light_光的折射(PhET)
 
#折射：顯微放大鏡；幾何光學及混合光經稜鏡色散再複合；Bending Light_光的折射(PhET)
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#凸透鏡與凹透鏡：顯微放大鏡；Geometric Optics_幾何光學(PhET)
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#*全反射與光纖
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#干涉：光碟科學DIY；Wave Interference_波的干涉(PhET)；量子波干涉(PhET)
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#光學儀器：凸透鏡與凹透鏡：顯微放大鏡；Geometric Optics_幾何光學(PhET)
  
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===七、非線性===
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===七、尺度、線性與非線性===
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#適用尺度
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#*單元/系統尺度，實現湧現(emergence)，平方-立方定律，名目、順序、區間、比例，測量尺度
 
#迭代與初始值敏感性
 
#迭代與初始值敏感性
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#碎形 / 非整數維度
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#碎形
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#*非整數維度
 
#費根鮑姆常數
 
#費根鮑姆常數
 
#混沌與結構
 
#混沌與結構
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#智群與人類城市
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#智群
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#*人類城市
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#*蟻群
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#*蜂群
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#*鳥群
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#*魚群
  
 
===八、量子力學===
 
===八、量子力學===
 
#基本粒子標準模型
 
#基本粒子標準模型
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#*強力與弱力
 
#雙狹縫實驗
 
#雙狹縫實驗
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#波粒二象性 / 互補原理 / 波函數塌縮
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#波粒二象性
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#*光電效應
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#*互補原理
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#*波函數塌縮
 
#能階
 
#能階
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#*波耳氫原子模型(光譜)
 
#:汞
 
#:汞
 
#不連續
 
#不連續
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#量子態與態疊加原理
+
#*黑體輻射
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#疊加原理：如量子態疊加原理
 
#量子穿隧效應
 
#量子穿隧效應
 
#量子纏結
 
#量子纏結
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#勞倫茲變換
 
#勞倫茲變換
 
#:汞
 
#:汞
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#質能轉換
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#*質量守恆(v<<c)
 
#質量造成時空彎曲
 
#質量造成時空彎曲
 
#重力波
 
#重力波

於 2022年12月29日 (四) 04:13 的最新修訂

我們的目標是：完成一份涵蓋中學生與國民科普的動手學科學課程拼圖：

首先從物質科學著手，希望能在兩年內完成一份涵蓋 80~100 個「物質科學原理」的清單。以下是第 0.1 版的大綱，還很不成熟，須要很多輪的討論，才會具有可行性。

一、原子與分子

  1. 原子
    • 原子的概念
    • 原子核與電子
    • 陰極射線
    • 油滴實驗
  2. 電子軌域
  3. 包立不相容原理
  4. 自由電子：
    • 金屬有導電的特性
    • 金屬有良好的熱傳性
    • 金屬具有光澤
  5. 波粒二象性
  6. 週期表
  7. 常見元素
  8. 化學鍵
    • 共價鍵
    • 離子鍵
    • 金屬鍵
    • 氫鍵
    • 凡得瓦力
    • 分子組合方式、形狀
  9. 常見化學反應
    • 氧化還原
    • 酸鹼中和
    • 肥皂皂化
  10. 常見分子
    • 大分子
  11. 溶液
    • 濃度
    • 電解質溶液
  12. 混合物
  13. 基本物理量
  14. 密度：遙控的浮沉子；Density_密度(PhET)

二、物質的態

  1. 從微觀到巨觀認識物質的態
  2. 三相圖
  3. 透明
  4. 壓力
    -----二-一、氣體-----
  5. 理想氣體方程式
    • PV=nRT
  6. 白努力定律：紙飛機、巧奪天工
    -----二-二、液體-----
  7. 浮力
  8. 非牛頓流體
  9. 超流體：無分子間的摩擦力
  10. 白努力定律
    -----二-三、固體-----
  11. 結晶
  12. 彈性
  13. 虎克定律
  14. 拉伸模量(楊氏模量)
    -----二-四、液晶-----
  15. 液晶
    -----二-五、電漿-----
  16. 電漿

三、能量

  1. 能量轉換：能量變變變
  2. 動能、位能：八仙過海
  3. 能量守恆：能量變變變；牛頓擺；Energy Skate Park_能量滑板競技場(PhET)
    -----三-一、熱力學-----
  4. 溫度：是粒子的平均動能
    絕對零度
  5. 熱平衡：
    • 比熱
  6. 反應速率與動態平衡
  7. 熵增原理：
  8. 熱機：如對空氣加熱後使空氣膨脹，帶動機械運轉

四、重力(萬有引力)

  1. 重力是什麼
    • 質量對時空的扭曲
    • 低速時：萬有引力定律 / 伽利略變換
    • 高速時或極大重力場：廣義相對論 / 勞倫茲變換，須尋求更準確的描述
  2. 重力的應用：啄木鳥、憤怒鳥、射紙牌、放手百元鈔

五、力與運動

  1. 位移、速度、加速度
  2. 動量與力：引進力的定義(dP/dt=F)，應用如安全著陸
  3. 壓力
  4. 作用力與反作用力原理：八仙過海；飛行火箭
    • 動量守恆
  5. 力矩
    槓桿原理：倒與不倒；漂浮鐵鎚
  6. 省力機械與方便機械
  7. 重心：飛行火箭；倒與不倒、會排水的喝水鳥(分子間力)
  8. 角動量守恆：你儂我儂(無外力矩時)
  9. 自轉、進動、章動：你儂我儂(陀螺)
  10. 摩擦力：
    • 靜摩擦力
    • 動摩擦力
    • 黏性液體
  11. 虎克定律：壓縮彈簧

汰除：

  1. 接觸力 / 超距力：(近代物理用場取代超距力)

六、電與電路

  1. 電荷
  2. 電壓
  3. 電池
  4. 電流
  5. 電阻
    • 超導現象
    • 光敏電阻
  6. 電功率
  7. 基本電路：Circuit Construction Kit: AC_電路組裝套件：交流電(PhET)；Circuit Construction Kit: AC - Virtual Lab_電路組裝套件：交流電 - 虛擬實驗室(PhET)
  8. 二極體
    • 半導體
    • 單向導電
    • 發光
    • CCD
  9. 電晶體
    -----六-一、電磁-----
  10. 電荷運動與磁力線：倒與不倒
    • 磁流體
  11. 冷次定律：磁煞作用
  12. 馬克士威爾方程式
    1. 法拉第定律
    2. 馬克士威-安培定律
    3. 高斯定律
    4. 高斯磁定律
  13. 電機
    -----六-二、電磁波(光)-----
  14. 波：聲波(PhET)；Fourier: Making Waves_傅立葉：產生波形(PhET)
    • 波長 / 頻率(週期倒數) / 波速 / 波形
    • 都普勒效應
    • 駐波
    • 基音、泛音
  15. 電磁光譜
    • 波長與顏色
    • 雷射
  16. 干涉：光碟科學DIY；Wave Interference_波的干涉(PhET)；量子波干涉(PhET)
  17. 色光三原色
  18. 視覺暫留：倒與不倒
  19. 反射：隱形玻璃
  20. 折射：顯微放大鏡；幾何光學及混合光經稜鏡色散再複合；Bending Light_光的折射(PhET)
    • 全反射與光纖
  21. 光學儀器：凸透鏡與凹透鏡：顯微放大鏡；Geometric Optics_幾何光學(PhET)

七、尺度、線性與非線性

  1. 適用尺度
    • 單元/系統尺度，實現湧現(emergence)，平方-立方定律，名目、順序、區間、比例，測量尺度
  2. 迭代與初始值敏感性
  3. 碎形
    • 非整數維度
  4. 費根鮑姆常數
  5. 混沌與結構
  6. 智群
    • 人類城市
    • 蟻群
    • 蜂群
    • 鳥群
    • 魚群

八、量子力學

  1. 基本粒子標準模型
    • 強力與弱力
  2. 雙狹縫實驗
  3. 波粒二象性
    • 光電效應
    • 互補原理
    • 波函數塌縮
  4. 能階
    • 波耳氫原子模型(光譜)
    汞
  5. 不連續
    • 黑體輻射
  6. 疊加原理：如量子態疊加原理
  7. 量子穿隧效應
  8. 量子纏結
  9. 量子去相干
  10. 不確定性原理
  11. 量子位元

九、相對論

  1. 等效原理
  2. 光速不變
  3. 勞倫茲變換
    汞
  4. 質能轉換
    • 質量守恆(v<<c)
  5. 質量造成時空彎曲
  6. 重力波


(播放離線影片)

專案簡介

(緣由介社，為什麼會想發起這個專案，一些背景資訊)
全民科學平台由遠哲科學教育基金會推動、信誼基金會贊助。丁志仁為本專案經理人，招集教師社群、編輯群，進行平台維護和活動上架。

引領科學教育新典範

全民科學平台未來將規劃一套完整的自然科學學習系統，短期內使用各區域科學教育館的資源，推廣、辦理實體公開課程；未來提供完整的自然科學探究與實作內容，提供老師授課時利用，並且得以視需求更改課程所需的內容。

動手學科學

動手學科學的四大理念

為避免目前同學學習科學時，腦中會自行建立「切換開關」的現象––進教室就採用上課模式，出教室就切換到生活模式，兩者涇渭分明的缺點，我們認為應該推動「動手學科學」的科學學習典範，並把握以下四個要領：

  1. 使用生活中的材料與現象來設計科普教學活動。
  2. 儘量讓學生動手做。
  3. 重視問題探究。
  4. 採用 CC 授權，允許使用者將教材改成現場需要的樣子。

並本於實體課程，開設的公開實體課程，以動手做科學、親子共學、生活體驗作為公開課核心精神。預計未來兩年，設計四組課程，共八十多個動手學科學活動上線，並將授課老師的教案上傳至全民科學平台維基頁，採用CC授權(姓名標示-相同方式分享)的方式釋出，以利未來授課老師取用教材且得更改課程所需的內容。

網站

http://science4everyone.net

物質科學I

2020年，第一次辦理全民科學平台動手學科學公開課【物質科學Ｉ】。

物質科學II

受到疫情影響，動手學科學【物質科學II】延後至2022年辦理。動手學科學【物質科學II】公開課共31位學員，涵蓋17個科學觀念，總計上架20個活動頁。

要解決的問題

  1. 找國內作科普的友人，一起去把中小學重要的科學原理整理出來
  2. 將「學習 / 認識」這些原理的動手學科學的活動全部「蒐集 / 設計」出來
  3. 導入學校教育，增加台灣科學教育「動手做」的比重，減少「應試教育」的比重
  4. 連結國內外的科普線上資源，共同營造一個動手學科學的友軍網絡
取自「http://quality-learning.net/wiki1341/index.php?title=2022論壇/動手學科學/物質科學II&oldid=3376」