各位親愛的同學好：
對稱性是物理學中相當基本且重要的性質，倘若能掌握思考對稱性的方法，並利 用它來思考物理現象，將有助於更深入地理解物理知識。因此，本活動的內容將以「對 稱」為主軸，並配合多個實驗供同學探究。因此，參與本活動的學生除了可以學到光 學概念之外，更可以培養對於物理科學的思惟。此外，為了配合研究需要，活動過程 中會蒐集學生學習過程的資料（以問卷、錄音、錄影、訪談的形式進行），同學所提供 的任何資料與紀錄僅供學術上使用，故請同學毋須擔心個人資料外流。凡是你對本活 動有興趣，皆歡迎你來參加。
活 動 時 間 ： 第一堂課５月１９日（六）上午九點半至中午十二點整
第二堂課５月２６日（六）上午九點半至中午十二點整
第三堂課６月 ２日（六）上午九點半至中午十二點整 活 動 地 點 ： 羅東高中（確切地點將另行公布）
參 加 資 格 ： 高一學生 參 加 名 額 ： 8 人 參 加 費 用 ： 免費
報名截止日 ： ５月１５日（二）
主 辦 單 位 ： 國立臺灣師範大學科學教育研究所譚克平教授研究室 主 辦 人 ： 王文宏研究生（高中物理教師）
聯 絡 電 話 ： ****－***－***
E ‐ M a i l ： ************@gmail.com
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「欣賞光學現象中的對稱」研習活動報名回條
學 生 姓 名 性 別 聯 絡 電 話
家長或監護人 姓 名 關 係 聯 絡 電 話
學生簽名： 家長簽名： 中華民國 101 年 5 月 日
附 錄 B-1 實 驗 課 程 的 學 習 單
何謂對稱
Q 1 .
圖甲 圖乙
如 上 圖 所 示 ， 哪 一 個 圖 形 比 較 對 稱 ？ 為 什 麼 ？（ 請 於 下 方 答 案 欄 作 答 ）
（ A ） 我 覺 得 圖 甲 比 較 對 稱
（ B ） 我 覺 得 圖 乙 比 較 對 稱
（ C ） 我 覺 得 兩 者 一 樣 對 稱
（ D ） 我 覺 得 無 法 比 較
我 的 答 案 是 （ 用 ＂ 英 文 字 母 ＂ 填 選 ），
理 由 ：
Q 2 . 試 回 答 下 列 問 題 ， 在 不 計 人 為 操 作 的 誤 差 的 情 形 之 下 ， 且 將 地
Q 3. 小 角 度 單 擺 往 復 運 動 的 過 程 中 ， 如 下 圖 所 示 ， 擺 錘 由 左 端 點 A 擺 盪 至 右 端 點 B 所 歷 經 的 時 間 為 t1 秒 ； 而 接 著 擺 錘 由 右 端 點 B 擺 盪 至 左 端 點 A 所 歷 經 的 時 間 為 t2 秒 ， 試 問 在 不 計 阻 力 的 情 況 之 下 ， t1 與 t2 大 小 關 係 為 何 ？ 為 什 麼 ？
（ A ） t1＝ t2
（ B ） t1＞ t2
（ C ） t1＜ t2
（ D ） 不 一 定
我 的 答 案 是 （ 用 ＂ 英 文 字 母 ＂ 填 選 ），
理 由 ：
左 端 點 A 右 端 點 B 擺 盪 角 度
擺 錘
試 著 閱 讀 小 明 對 於 這 道 習 題 的 解 題 方 法 ， 並 回 答 下 列 問 題 Q 4 . ：
視覺的產生
思考活動 1：
Q 5 . 當 你 入 夜 進 入 無 任 何 照 明 設 備 的 漆 黑 體 育 館 中 ， 能 否 清 楚 看 見 牆 上 石 英 鐘 （ 無 夜 光 功 能 ） 的 時 間 ？ 為 什 麼 ？ （ 請 寫 下 你 的 理 由 ）
（ A ） 是
（ B ） 否
（ C ） 不 一 定
我 的 答 案 是 （ 用 ＂ 英 文 字 母 ＂ 填 選 ），
理 由 ：
Q 6 . 承 上 題 ， 如 果 此 時 你 手 邊 剛 好 找 到 一 支 手 電 筒 ， 你 覺 得 下 列 哪 一 項 操 作 讓 你 看 石 英 鐘 的 時 間 是 最 清 楚 ？ 為 什 麼 ？
（ A ） 將 手 電 筒 的 燈 光 照 向 石 英 鐘
（ B ） 將 手 電 筒 的 燈 光 照 向 人 的 眼 睛
（ C ） 將 手 電 筒 的 燈 光 照 向 人 的 眼 睛 和 石 英 鐘
（ D ） 將 手 電 筒 的 燈 光 照 向 任 一 方 向 皆 可
我 的 答 案 是 （ 用 ＂ 英 文 字 母 ＂ 填 選 ），
理 由 ：
光直線傳播的例證
思考活動 2：
有 一 天 ， 有 位 美 女 救 生 員 佇 立 在 沙 灘 上 ， 正 好 她 想 要 先 到 岸 邊 巡 視 ， 再 回 到 休 息 站 ( 如 下 圖 所 示 ) 。 請 問 ， 如 果 你 就 是 那 位 美 女 ， 你 要 如 何 規 畫 路 徑 以 最 短 時 間 去 這 兩 個 地 方 呢 ?
Q 1 3 . 聰 明 的 你 請 將 救 生 員 所 行 經 的 軌 跡 畫 下 來 ， 並 說 明 理 由 ？
美女救生員
休息站
←岸邊 L1
L2
Q 1 4 . 由 上 述 例 子 中 ， 可 以 連 結 到 光 的 反 射 是 滿 足 費 馬 所 提 的 「 光 會 以 最 短 時 間 路 徑 方 式 反 射 光 線 」， 那 光 在 均 勻 介 質 的 空 間 中 ， 以 直 線 方 式 傳 遞 ， 是 否 依 然 遵 守 費 馬 所 陳 述 的 內 容 ， 並 解 釋 理 由 ？
思考活動 3：
有 一 天 ， 有 位 美 女 救 生 員 正 在 沙 灘 上 巡 視 在 海 中 游 泳 的 人 群 ， 正 好 看 見 在 還 上 有 位 帥 哥 正 載 浮 載 沉 地 舉 手 掙 扎 ， 似 乎 需 要 其 他 人 的 救 助 ( 如 下 圖 所 示 ) 。 請 問 ， 如 果 你 就 是 那 位 美 女 ， 你 要 如 何 以 最 短 時 間 到 達 那 位 溺 水 的 帥 哥 身 邊 呢 ?
Q 1 5 . 聰 明 的 你 請 將 救 生 員 所 行 經 的 軌 跡 畫 下 來 ， 並 說 明 理 由 ？
←岸邊 L1
L2
美女救生員
溺水帥哥 海水
Q 1 6 . 如 果 帥 哥 溺 水 處 變 成 是 在 救 生 員 的 正 前 方 時 ， 則 你 又 該 如 何 以 最 短 時 間 到 達 那 位 溺 水 的 帥 哥 身 邊 呢 ?
聰 明 的 你 請 將 救 生 員 所 行 經 的 軌 跡 畫 下 來 ， 並 說 明 理 由 ？
平面鏡的成像
實 驗 目 的 ：
1 . 理 解 視 差 法 的 基 本 原 理 。
2 . 利 用 視 差 法 找 出 物 體 經 平 面 鏡 成 像 後 的 位 置 ， 及 平 面 鏡 成 像 的 特 性 。
3 . 利 用 光 的 可 逆 性 ， 思 考 平 面 鏡 成 像 。 實 驗 器 材 ：
比 彩 色 鉛 筆 高 度 要 低 的 平 面 鏡 x 1 、 彩 色 鉛 筆 x 2 、 實 驗 紀 錄 單 、 筆 。
←岸邊 美女救生員
溺水帥哥 海水
L1
L2
實 驗 記 錄 單 實 驗 日 期 ： 姓 名 ：
P a r t B ： 找 出 彩 色 鉛 筆 經 由 平 面 鏡 成 像 的 位 置
將 色 筆 甲 擺 放 在 平 面 鏡 前 位 置 A 處 ， 再 用 色 筆 乙 標 示 出 色 筆 甲 成 像 的 位 置 ， 過 程 中 請 依 序 回 答 下 列 問 題 ：
Ｑ ： 怎 麼 判 斷 你 擺 放 色 筆 乙 的 位 置 即 為 色 筆 甲 經 平 面 鏡 成 像 的 位 置 ？ 為 什 麼 ？
Ｑ ： 若 稍 微 左 右 移 動 你 的 位 置 ， 移 動 的 過 程 中 請 緊 盯 物 體 經 由 平 面 鏡 的 成 像 ， 你 發 現 了 甚 麼 ？
Ｑ ： 你 最 後 發 現 色 筆 甲 擺 放 在 平 面 鏡 前 位 置 A 處 時 ， 所 成 的 像 會 在 哪 邊 ？
A
平 面 鏡
Ｑ ： 重 複 剛 才 的 方 法 找 出 色 筆 甲 擺 在 位 置 B 和 位 置 C 時 經 由 平 面 鏡 所 成 的 像 在 何 處 ？
B
平 面 鏡
C
平 面 鏡
P a r t C： 觀 察 彩 色 鉛 筆 經 由 平 面 鏡
不 顛 倒 的 特 性 呢 ？
問 題 與 討 論
1 . 一 般 會 描 述 當 物 體 朝 前 方 移 動 （ 即 朝 平 面 鏡 移 動 ）【 參 考 座 標 P 】，
像 也 會 朝 前 方 來 移 動 【 參 考 座 標 Q 】， 試 比 較 參 考 座 標 P 與 參 考 座 標 Q 的 方 向 是 否 相 同 ？
觀 察 者 位 於 物 體 的 世 界 ( 參 考 座 標 P ) 物 體 往 前 ， 像 將 往 移 動 。 物 體 往 後 ， 像 將 往 移 動 。 物 體 往 左 ， 像 將 往 移 動 。 物 體 往 右 ， 像 將 往 移 動 。
觀 察 者 位 於 像 的 世 界 ( 參 考 座 標 Q ) 物 體 往 前 ， 像 將 往 移 動 。 物 體 往 後 ， 像 將 往 移 動 。 物 體 往 左 ， 像 將 往 移 動 。 物 體 往 右 ， 像 將 往 移 動 。
2 . 物 體 經 平 面 鏡 所 成 的 像 與 針 孔 成 像 有 何 相 同 有 和 相 異 ？ 為 什 麼 ？
幾何光學作圖
物距大於兩倍焦距（p＞2f） 物距等於兩倍焦距（p＝2f）
物距介於焦距與兩倍焦距之間（f＜p＜
2f）
物距等於焦距（p＝f）
物距小於焦距（p＜f）
把所找到的像整理到表一!
f
2f 2f f
2f f 2f f
2f f
物距大於兩倍焦距（p＞2f） 物距介於焦距與兩倍焦距之間（f＜p＜
2f）
物距小於焦距（p＜f）
把所找到的像整理到表一!
虛焦點 f’
虛焦點 f’
虛焦點 f’
光的折射
實 驗 目 的 ：
1 . 觀 察 雷 射 光 經 壓 克 力 塊 折 射 之 現 象，並 測 量 入 射 角 與 折 射 角 之 關 係 。 2 . 透 過 實 驗 觀 察 ， 了 解 光 徑 的 可 逆 性 。
3 . 理 解 透 鏡 成 像 的 特 性 。 實 驗 器 材 ：
壓 克 力 塊 x 1 、 大 頭 針 ( 長 度 需 較 壓 克 力 厚 度 要 長 ) x 3 、 珍 珠 板 ( 面 積 需 較 壓 克 力 塊 要 大 ) 、 尺 、 量 角 器 、 實 驗 紀 錄 單 、 筆 、 膠 帶 。
實 驗 記 錄 單 實 驗 日 期 ： 姓 名 ：
第 二 步
第 五 步
第 九 步
P a r t B ： 透 鏡 成 像 的 特 性
幾何光學作圖
物距大於兩倍焦距（p＞2f） 物距等於兩倍焦距（p＝2f）
物距介於焦距與兩倍焦距之間（f＜p＜
2f）
物距等於焦距（p＝f）
物距小於焦距（p＜f）
把所找到的像整理到表二!
物距大於兩倍焦距（p＞2f） 物距介於焦距與兩倍焦距之間（f＜p＜
2f）
物距小於焦距（p＜f）
把所找到的像整理到表二!
Ｑ ： 試 著 比 較 表 一 和 表 二 的 結 果 ？ 你 有 沒 有 發 現 甚 麼 規 律 性 ？ 這 些 規 律 是 巧 合 嗎 ？
光的干涉與繞射
Ｑ ： 觀 察 波 的 干 涉 圖 紋 你 發 現 了 甚 麼 ？
Ｑ ： 預 測 如 果 讓 兩 個 波 源 的 頻 率 不 相 同 時 ， 你 覺 得 干 涉 圖 紋 會 有 怎 樣 的 變 化 ？
Ｑ ： 接 著 真 正 去 作 執 行 ， 是 否 與 你 預 測 的 相 同 ？ 試 著 解 釋 為 什 麼 會 這 樣 ？
Ｑ ： 觀 察 波 的 繞 射 圖 紋 你 發 現 了 甚 麼 ？
附 錄 C-1 學 生 基 本 資 料 調 查 問 卷
這份問卷的目的是想了解學生的基本資料及對於「思考物理現象中的對稱性」之初步想法，
請在合適的選項中打勾。所有資料僅作為學術研究上使用，本人會予以保密。謝謝你耐心 的回答! 臺師大科教所 王文宏
1. 姓名：
2. 性別： □ 女 □ 男
3. 你家中兄弟姊妹共有幾人（含自己）？
□1 人 □2 人 □3 人 □4 人 □5 人以上 4. 你在家裡兄弟姊妹的排行順序是？
□老大 □老二 □老三 □其他 5. 你家裡大約有多少本課外書籍？（不含課本、講義、報章、雜誌）
□很少（10 本以下）
□大約一個小書櫃的藏書（11‐25 本）
□大約一個大書櫃的藏書（26‐100 本）
□超過一個大書櫃的藏書（100 本以上）
6. 你有閱讀物理科學方面課外讀物的習慣？
□廣泛閱讀 □時常 □普通 □很少 □幾乎沒有 7. 你自己喜歡閱讀的書籍來源是：
□校外圖書館 □校內圖書館 □家中圖書 □同學交換 □其他 8. 你有閱讀有關科學哲學或訓練科學思惟方面書籍或文章的習慣嗎？
□廣泛閱讀 □時常 □普通 □很少 □幾乎沒有 9. 你段考物理科成績大約落在哪個區間？( 滿分 100 來計算)
□90 以上 □89-70 分 □69-50 分 □49-30 分 □29-10 分 □未滿 10 分 10. 你對物理科學的學習有興趣嗎？
□非常有興趣 □有興趣 □普通 □沒興趣 □非常沒興趣 11. 你對於「思考物理現象的對稱性」這個主題有興趣嗎？
□非常有興趣 □有興趣 □普通 □沒興趣 □非常沒興趣 12. 你瞭解「思考物理現象中的對稱性」的方法嗎？
□非常瞭解 □瞭解 □普通 □不清楚 □非常不清楚 13. 你經常與其他同學討論物理科學方面的問題嗎？
□經常討論 □有時候 □有一點 □很少 □幾乎沒有
14. 你喜歡與其他同學討論物理科學方面的問題嗎？
□非常喜歡 □喜歡 □普通 □不喜歡 □非常不喜歡
15. 就你所知，請試著描述什麼是「對稱」？
問卷結束
附 錄 C-2 學 生 光 學 概 念 評 量 試 題
6.( )在針孔成像的實驗中，若以 LED 燈條當成光源，則下列關於所觀察到影像的示意 圖選項，何者正確?
▲示意圖 ▲側視圖
（Ａ） （Ｂ）
（Ｃ） （Ｄ）
（Ｅ） （Ｆ）
LED 燈條
針孔
屏幕 LED 針孔 屏幕
LED 燈 條
針孔 屏幕 LED 燈 條
針孔 屏幕
LED 燈 條
針孔 屏幕 LED 燈 條
針孔 屏幕
LED 燈 條
針孔 屏幕 LED 燈 條
針孔 屏幕
第二部分：綜合題
7‐1.( )將一平面鏡垂直豎立於桌面上，再將一支鉛筆垂直立於鏡前，甲、乙兩生坐在 桌前，利用『平面鏡』觀看『鉛筆』，如下圖：
試判斷甲、乙兩生分別利用平面鏡所看到鉛筆的像所在位置之關係為何？
（Ａ）『甲生看到鉛筆的像』與『乙生所看到鉛筆的像』在同一個位置
（Ｂ）『甲生看到鉛筆的像』是在『乙生所看到鉛筆的像』的右邊
（Ｃ）『甲生看到鉛筆的像』是在『乙生所看到鉛筆的像』的左邊
（Ｃ）『甲生看到鉛筆的像』是在『乙生所看到鉛筆的像』的左邊