2022論壇/動手學科學/物質科學II
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。以下是第 0.1 版的大綱
一、原子與分子
- 原子
- 包立不相容原理
- 電子軌域
- 金屬有導電的特性
- 粒子、波雙重性
- 常見元素
- 常見分子
- 分子組合方式、形狀
- 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
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
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)
- 熵增原理：
三-一、熱力學
- 熱平衡
- 用空氣加熱後膨脹，帶動機械運轉
四、重力(萬有引力)
- 重力是什麼
- 重力的應用：啄木鳥、憤怒鳥、射紙牌、放手百元鈔
五、力與運動
- 接觸力 / 超距力：(近代物理用場取代超距力)
- 位移 / 速度 / 加速度
- 動量與力：安全著陸
- 力矩與槓桿原理：倒與不倒；漂浮鐵鎚
- 重心：飛行火箭；倒與不倒、會排水的喝水鳥(分子間力)
- 作用力與反作用力原理：八仙過海；飛行火箭
- 自轉、進動、章動：你儂我儂(陀螺)
- 角動量守恆：你儂我儂(無外力矩時)
- 摩擦力：黏液液體
- 虎克定律：壓縮彈簧
六、電與電路
- 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)
- 電壓
- 電流
- 電阻
- 二極體
- 半導體
六-一、電磁
- 電荷運動與磁力線：倒與不倒
- 冷次定律：磁煞作用
- 法拉第定律
六-二、電磁波(光)
- 波：聲波(PhET)；Fourier: Making Waves_傅立葉：產生波形(PhET)
- 波長與顏色
- 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)
- 凸透鏡與凹透鏡：顯微放大鏡；Geometric Optics_幾何光學(PhET)
- 干涉：光碟科學DIY；Wave Interference_波的干涉(PhET)；量子波干涉(PhET)
七、非線性
- 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
- 智群與人類城市
八、量子力學
- 基本粒子標準模型
- 雙狹縫實驗
- 波粒二象性 / 互補原理 / 波函數塌縮
- 能階
- 不連續
- 量子態與態疊加原理
- 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
- 質量造成時空彎曲
- 重力波
