「2022論壇/動手學科學/物質科學II」修訂間的差異
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#原子 | #原子 | ||
#*原子的概念 | #*原子的概念 | ||
− | #* | + | #*原子核與電子 |
+ | #*陰極射線 | ||
+ | #*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 | ||
+ | #*共價鍵 | ||
+ | #*離子鍵 | ||
+ | #*金屬鍵 | ||
+ | #*氫鍵 | ||
+ | #*凡得瓦力 | ||
#*分子組合方式、形狀 | #*分子組合方式、形狀 | ||
+ | #常見化學反應 | ||
+ | #*氧化還原 | ||
+ | #*酸鹼中和 | ||
+ | #*肥皂皂化 | ||
#常見分子 | #常見分子 | ||
#*大分子 | #*大分子 | ||
+ | #溶液 | ||
+ | #*濃度 | ||
+ | #*電解質溶液 | ||
+ | #混合物 | ||
+ | #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=== | ||
+ | <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 | ||
− | #壓力 | + | #壓力<br/>-----二-一、氣體----- |
− | < | + | #理想氣體方程式 |
− | + | #*PV=nRT | |
− | + | #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----- | |
− | #理想氣體方程式 | ||
− | #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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#浮力 | #浮力 | ||
+ | #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 | ||
− | #白努力定律 | + | #白努力定律<br/>-----二-三、固體----- |
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#結晶 | #結晶 | ||
#彈性 | #彈性 | ||
#虎克定律 | #虎克定律 | ||
− | #(楊氏模量) | + | #拉伸模量(楊氏模量)<br/>-----二-四、液晶----- |
− | + | #液晶<br/>-----二-五、電漿----- | |
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− | #液晶 | ||
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#電漿 | #電漿 | ||
行 52: | 行 60: | ||
#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 | ||
− | #能量守恆:能量變變變;牛頓擺;Energy Skate Park_能量滑板競技場(PhET) | + | #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----- |
− | |||
#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: | ||
+ | #*比熱 | ||
+ | #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 | ||
行 63: | 行 72: | ||
#重力是什麼 | #重力是什麼 | ||
#*質量對時空的扭曲 | #*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 | ||
#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=== | ||
− | # | + | #位移、速度、加速度 |
− | # | + | #動量與力:引進力的定義(dP/dt=F),應用如安全著陸 |
#壓力 | #壓力 | ||
− | # | + | #作用力與反作用力原理:八仙過海;飛行火箭 |
+ | #*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 | ||
− | # | + | #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) | ||
行 79: | 行 91: | ||
#*靜摩擦力 | #*靜摩擦力 | ||
#*動摩擦力 | #*動摩擦力 | ||
− | #* | + | #*黏性液體 |
#虎克定律:壓縮彈簧 | #虎克定律:壓縮彈簧 | ||
行 88: | 行 100: | ||
#電荷 | #電荷 | ||
#電壓 | #電壓 | ||
+ | #電池 | ||
#電流 | #電流 | ||
#電阻 | #電阻 | ||
+ | #*超導現象 | ||
+ | #*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 | ||
− | # | + | #*半導體 |
− | + | #*單向導電 | |
− | + | #*發光 | |
+ | #*CCD | ||
+ | #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 | ||
+ | #*磁流體 | ||
#冷次定律:磁煞作用 | #冷次定律:磁煞作用 | ||
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#馬克士威爾方程式 | #馬克士威爾方程式 | ||
− | + | ##法拉第定律 | |
− | + | ##馬克士威-安培定律 | |
+ | ##高斯定律 | ||
+ | ##高斯磁定律 | ||
+ | #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) | ||
#*波長 / 頻率(週期倒數) / 波速 / 波形 | #*波長 / 頻率(週期倒數) / 波速 / 波形 | ||
+ | #*都普勒效應 | ||
+ | #*駐波 | ||
+ | #*基音、泛音 | ||
#電磁光譜 | #電磁光譜 | ||
#*波長與顏色 | #*波長與顏色 | ||
+ | #*雷射 | ||
+ | #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) | ||
− | # | + | #*全反射與光纖 |
− | # | + | #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=== |
+ | #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 | ||
#迭代與初始值敏感性 | #迭代與初始值敏感性 | ||
− | #碎形 | + | #碎形 |
+ | #*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 | ||
− | # | + | #智群 |
+ | #*人類城市 | ||
+ | #*蟻群 | ||
+ | #*蜂群 | ||
+ | #*鳥群 | ||
+ | #*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 | ||
+ | #*強力與弱力 | ||
#雙狹縫實驗 | #雙狹縫實驗 | ||
− | #波粒二象性 | + | #波粒二象性 |
+ | #*光電效應 | ||
+ | #*互補原理 | ||
+ | #*波函數塌縮 | ||
#能階 | #能階 | ||
+ | #*波耳氫原子模型(光譜) | ||
#:汞 | #:汞 | ||
#不連續 | #不連續 | ||
− | # | + | #*黑體輻射 |
+ | #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 | ||
行 139: | 行 178: | ||
#勞倫茲變換 | #勞倫茲變換 | ||
#:汞 | #:汞 | ||
+ | #質能轉換 | ||
+ | #*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
- 原子
- 原子的概念
- 原子核與電子
- 陰極射線
- 油滴實驗
- 電子軌域
- 包立不相容原理
- 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
- 波粒二象性
- 週期表
- 常見元素
- 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
- 常見化學反應
- 氧化還原
- 酸鹼中和
- 肥皂皂化
- 常見分子
- 大分子
- 溶液
- 濃度
- 電解質溶液
- 混合物
- 基本物理量
- 密度:遙控的浮沉子;Density_密度(PhET)
二、物質的態
- 從微觀到巨觀認識物質的態
- 三相圖
- 透明
- 壓力
-----二-一、氣體----- - 理想氣體方程式
- PV=nRT
- 白努力定律:紙飛機、巧奪天工
-----二-二、液體----- - 浮力
- 非牛頓流體
- 超流體:無分子間的摩擦力
- 白努力定律
-----二-三、固體----- - 結晶
- 彈性
- 虎克定律
- 拉伸模量(楊氏模量)
-----二-四、液晶----- - 液晶
-----二-五、電漿----- - 電漿
三、能量
- 能量轉換:能量變變變
- 動能、位能:八仙過海
- 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----- - 溫度:是粒子的平均動能
- 絕對零度
- 熱平衡:
- 比熱
- 反應速率與動態平衡
- 熵增原理:
- 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)
- 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
- 重力的應用:啄木鳥、憤怒鳥、射紙牌、放手百元鈔
五、力與運動
- 位移、速度、加速度
- 動量與力:引進力的定義(dP/dt=F),應用如安全著陸
- 壓力
- 作用力與反作用力原理:八仙過海;飛行火箭
- 動量守恆
- 力矩
- 槓桿原理:倒與不倒;漂浮鐵鎚
- 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)
- 角動量守恆:你儂我儂(無外力矩時)
- 自轉、進動、章動:你儂我儂(陀螺)
- 摩擦力:
- 靜摩擦力
- 動摩擦力
- 黏性液體
- 虎克定律:壓縮彈簧
汰除:
- 接觸力 / 超距力:(近代物理用場取代超距力)
六、電與電路
- 電荷
- 電壓
- 電池
- 電流
- 電阻
- 超導現象
- 光敏電阻
- 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)
- 二極體
- 半導體
- 單向導電
- 發光
- CCD
- 電晶體
-----六-一、電磁----- - 電荷運動與磁力線:倒與不倒
- 磁流體
- 冷次定律:磁煞作用
- 馬克士威爾方程式
- 法拉第定律
- 馬克士威-安培定律
- 高斯定律
- 高斯磁定律
- 電機
-----六-二、電磁波(光)----- - 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
- 電磁光譜
- 波長與顏色
- 雷射
- 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
- 視覺暫留:倒與不倒
- 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)
- 全反射與光纖
- 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
- 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
- 迭代與初始值敏感性
- 碎形
- 非整數維度
- 費根鮑姆常數
- 混沌與結構
- 智群
- 人類城市
- 蟻群
- 蜂群
- 鳥群
- 魚群
八、量子力學
- 基本粒子標準模型
- 強力與弱力
- 雙狹縫實驗
- 波粒二象性
- 光電效應
- 互補原理
- 波函數塌縮
- 能階
- 波耳氫原子模型(光譜)
- 汞
- 不連續
- 黑體輻射
- 疊加原理:如量子態疊加原理
- 量子穿隧效應
- 量子纏結
- 量子去相干
- 不確定性原理
- 量子位元
九、相對論
- 等效原理
- 光速不變
- 勞倫茲變換
- 汞
- 質能轉換
- 質量守恆(v<<c)
- 質量造成時空彎曲
- 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:
- 使用生活中的材料與現象來設計科普教學活動。
- 儘量讓學生動手做。
- 重視問題探究。
- 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
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
- 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
- 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
- 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
- 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