龍騰物理 課程地圖

讓 我 們 了 解 位 在 何 處 ＆ 去 向 何 方

龍騰物理 課程地圖

普高

快來互動專頁 探索教學藍圖

課綱在新教材做了哪些異動？該怎麼因應？

跨冊次之間的知識脈絡為何？

如何在教學中融入大考的應試能力？

共有多少實驗？分布在哪些章節？

哪些主題或實驗適合發展學習歷程？

看完龍騰課程地圖，您將能了解∼

1090758/A/000000

獨家

1-1 1-2 1-3 1-4科學態度 科學方法 國際單位制 物理學簡介

CH

_{科學態度與方法} 1

2-1 2-2 2-3 2-4物體的運動 牛頓三大運動定律 生活中常見的力 天體運動

CH

_{物體的運動} 2

6-1 6-2 6-3 6-4 6-5量子論的誕生 光的粒子性 物質的波動性 波粒二象性 原子光譜

CH

_量子現象 6

3-1 3-2 3-3物質的組成 原子的結構 基本交互作用

CH

_{物質的組成與} 3 _交互作用 ^{實 1 實 2 實 3}

4-1

示

範

1：載流導線的磁效應

4-2

示

範

2：電磁感應

4-3 4-4

示

範

3：雙狹縫干涉 電流磁效應 電磁感應 電與磁的統整 光波的特性 4-5都卜勒效應

CH

_{電與磁的統一} 4

實 1

2-1 2-2 2-3

自由落體與 物體在斜面上的運動

運動學簡介 物體運動圖 等加速運動 2-4相對運動

CH

_直線運動 2 ^{實 2}

4-1 4-2 4-3

牛頓第二運動定律

力的合成與分解 慣性與牛頓第一運動定律 牛頓第二運動定律 4-4牛頓第三運動定律

CH

_{牛頓運動定律} 4

實 3

1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6

水波槽實驗

波動的性質 週期波 波的反射與透射 波的疊加原理與駐波 惠更斯原理 水波

CH

1 _波動

實 8

1-1 1-2 1-3

等位線與電場

電荷與庫侖定律 電場與電力線 電位能與電位

CH

_靜電學 1 ^實10

3-1 3-2 3-3

認識電磁波

法拉第定律 電磁感應的應用 電磁波

CH

_電磁感應 3

實 9

2-1 2-2 2-3

電流天平

電流與磁場 載流導線產生的磁場 載流導線所受的磁力 2-4帶電質點在磁場中的運動

CH

_{電流的磁效應} 2 ^實11

1-1 1-2 歐姆定律與電路 電阻與歐姆定律 電路分析 1-3電功率

CH

_電路學 1 ^實12

2-1

電子的荷質比認識

2-2 2-3 2-4 2-5

電子的發現

X射線 黑體輻射 光電效應 物質波

CH

_量子現象 2

3-1 3-2 3-3 3-4拉塞福原子模型 波耳氫原子模型 原子核 無所不在的守恆律

CH

_原子結構 3

實 7

4-1 4-2 4-3

干涉與繞射

光的波動說 光的干涉 光的繞射

CH

_物理光學 4

實 5 實 6

3-1 3-2 3-3

折射率的測定 薄透鏡的成像

光的反射與折射 全反射 透鏡的原理及應用

CH

_幾何光學 3

1-1 1-2 1-3簡介不確定度 不確定度的組合 物理量的因次

CH

_{測量與不確定度} 1

5-1 5-2等速圓周運動 簡諧運動

CH

_週期運動 5

6-1 6-2 6-3萬有引力定律 地球表面的重力 行星與人造衛星

CH

_萬有引力 6

3-1 3-2 3-3 3-4平面向量 平面運動的描述 水平拋射 斜向拋射

CH

_平面運動 3

1-1 1-2 1-3 1-4動量與衝量 動量守恆定律 質心運動與系統總動量 角動量與力矩

CH

_{動量與角動量} 1

2-1 2-2 2-3 2-4 2-5功與動能 功率 力學能守恆：地表附近的重力位能 力學能守恆：彈力位能 力學能守恆：重力位能的一般形式

CH

_功與能量 2

4-1 4-2理想氣體狀態方程式 氣體動力論

CH

_熱學 4

3-1 3-2 3-3生活中常見的力 靜力平衡與應用 碰撞

CH

_{牛頓運動定律的應用} 3

實 4

5-1 5-2 5-3

示

範

4：力學能守恆 能量的形式 微觀尺度下的能量 能量守恆 5-4質能守恆

CH

_能量 5

選物

I力學一

物理︵全 ︶ 波動、光及聲音 選物

III

選物

IV電磁現象一

1. 新綱將「摩擦力」 、「靜力平衡」移到 選物２。選物１則新 增 「力的合成與分解」，建構學生對力的認識。

課綱原文 Peb-Va-15：許多生活上和工程上的問題都可以用牛頓三大運 動定律 來解釋或計算，例如：靜力平衡、摩擦力、一維碰撞問題。

2. 龍騰獨家提供靜力學銜接講義 ，提供選物1、2教學另一彈性選擇。

結 構 異 動

1. 新綱為平衡各冊份量，將「電路學」移到選物5。

2. 選物4_CH2-1先簡單介紹電流概念，即帶入電流磁效應。

結 構 異 動

新綱增加用原子交互作用 解釋大自然的聲光熱電。

新綱增加電磁波實驗，以 微 波驗證電磁波的性質。

新綱以不確定度取代誤差概 念。（龍騰有完整的不確定 度備課影片與學習單喔！）

新綱將「質心」著重在運動 狀態描述， 靜力平衡不再著 重挖空找質心問題。

選物

II力學二與熱學

電磁現象二與量子現象 選物

V

●

CH2、3對調，平衡三次段考比重。

●

CH2-2，由亞里斯多德假說、伽利略斜面實驗，帶到牛頓運動定律，教學脈絡最流暢。

●

以實驗數據帶入折射率的說明，簡單介紹司乃耳定律，不涉及三角函數。

●

份量精簡，弱化水波、聲波，簡化相關題型。

●

配合教學習慣，先談能量再談量子。

●

刪除功函數，簡化電子伏特的計算問題。

實 4

2-1 2-2 2-3

氣柱的共鳴

聲波的傳播 基音與泛音 聲音的共振

CH

_聲波 2

110 ^{改 版 重 點} 110 ^{改 版 重 點} 110 ^{改 版 重 點}

新綱強調培養學生了 解科學 家面對問題的態度與方法。

綱

綱

綱

新綱增加理想氣體內能的說明；

用電安全、電在生活中的應用。

新綱增加司乃耳定 律、惠更斯原理。

新綱刪除熱容量與比 熱、物質三態的變化 與潛 熱、熱膨脹。

新綱刪除二維碰撞。

新綱刪除拋物面鏡、

球面 鏡的成像。

綱 綱

綱

綱

綱

綱

綱

新 綱 以 守 恆 律 作 為 高 中 選 修 物 理 的 總 結 ， 帶 領 同 學 欣 賞 物 理 世 界 的均衡之美。

綱

新綱刪除惠司同電橋，

連帶刪除相關題型。

綱

綱 ：綱要異動處

學習歷程 大考養成

面對探究實作與非選擇題的新趨勢，龍騰為您準備了．．．

章末新增探究實驗題 全面調整為素養混合題

如何幫助學生產出實質豐富的課程學習成果 ？龍騰教材設計了．．．

教 學 核 心

周 邊 資 源

習作簿

以基礎題型做課程檢 核，每節安排基礎的 非選題，訓練基本手 寫能力。

素養活動手冊 從趣味活動出發，激 發學生互動討論；並 有對應活動而生的素 養題，進一步訓練闡 述能力。

微探究

配合學科設計的探 究實作活動，除了 培 養 實 驗 設 計 能 力，還能順便複習 學測 。並於實作活 動後安排探究實作 試題練習。

測驗卷

檢核課程核心概念，但每回都安排一題閱讀 理解或探究實作練習，適當訓練表述能力。

課本 微探究（必修） 延伸探究實驗（選修）

• 趣味實作好好玩 ！

• 從簡單小活動感受物理原理。

從自己擬定研究主題，到釐清變因、實驗 設計，並發展出論證建模。完整呈現實驗 歷程。

從課綱實驗概念做延伸，結合生活周遭器 材，以更活潑有趣的設計，感受做實驗的 趣味。

活動或實驗

• 找尋諾貝爾物理獎

• 彎曲的水流

• 慣性好好玩

• 好強的摩擦力

• 鋁管中的磁鐵

• 頭髮的繞射

• 我們都是小焦耳

活動或實驗

• 時間魔術師

• 虎克定律

• 消失的聲音

• 感受都卜勒效應

• 看誰轉得快

活動或實驗

• 利用「連拍」測量物體的運動

• 推杯子比賽的摩擦力

• 水波的都卜勒效應

• 行動音叉

• 利用全反射求折射率

• 透鏡球面像差的觀察

• 聲波干涉

選物 4、5 持續增加中

想一想 因 為 中 子 不 帶 電， 所 以 原 子 核 內 的 兩 個 中 子， 彼 此 間 不 會 有 吸 引 力，

對嗎？

三、強核力

之前提到原子核由質子與中子組成，但沒有解釋是什麼力，把核子們緊 緊綁在一起。如圖3-151 所示，原子核那麼小，質子間的距離極短，因此彼 此間排斥的電力很強，那原子核如何穩定存在呢？在1935 年，湯川秀樹

（Hideki Yukawa，1907 - 1981，日本人）提出質子與質子間、質子與中子間、

中子與中子間有一種新型的力，在非常短的距離時，甚至強過電力，因此才 可以將質子與中子緊緊綁在一起，形成穩定的原子核。由於這種新型的力是 很強的吸引力，因此稱為強核力（strong force），也稱為強交互作用（strong interaction）。

進一步地探究發現，強核力來自夸克間的吸引力。如圖3-152 所示，3 個夸克藉由強核力先形成核子，而核子間的強核力，事實上就是這些夸克間 強核力的延伸而已。這與原子分子間的電磁力相似：原子間藉由（較強的）

電磁力先形成分子，而分子間仍有（較弱的）電磁力。因此核子間的強核力 與夸克間的強核力，兩者本質上是相同的。由於強核力作用範圍極短，大約 僅有10^–15公尺，因此很難在日常生活觀察到。也正是因為作用範圍短，當原 子核很大時，就不是很穩定。如圖3-153 所示，鈾 -235 原子核若是受到中 子碰撞，會產生核分裂反應。也就是說，原子事實上是可以改變的，這當然 不是道耳頓當初提出原子論時，所能預見的現象。

將保特瓶的瓶蓋開一個小 洞後裝滿水，另準備一個 接水的容器。拿一顆氣球 摩擦衣服或頭髮一段時間 後，讓水流以垂直地面的 方向緩緩流下，將氣球靠 近小水流，即可發現水流 會彎曲喔！

彎曲的水流

76

物質的組成與

3交互作用

科學

素養題

1-3 題為題組

　　牛頓是家喻戶曉的英國科學家。1687 年他發表《自然哲學的數學原理》，闡述了萬有引力 和三大運動定律，奠定了力學和天文學的基礎。此外，他對光學亦有深刻的研究，數學上則是 發明了微積分。

　　除了上述的偉大成就外，牛頓有兩段名言流傳於世。

　　他在寫給虎克的信上說：「如果說我看得比別人更遠些，那是因為我站在巨人的肩膀上。」

（If I have seen further, it is by standing on the shoulders of giants.）

　　他在寫給姪兒的信中這樣說：「我不知道這個世界將來怎麼看我，對我而言，我只像海濱 玩耍的男孩，偶然間發現了一顆比較圓的石頭，和一枚比較漂亮的貝殼，就覺得很愉快，但是 在我前面，尚未被發現的石頭、貝殼仍然多如大海。」I do not know what I may appear to the world, but to myself I seem to have been only like a boy playing on the sea-shore, and diverting myself in now and then finding a smoother pebble or a prettier shell than ordinary, whilst the great ocean of truth lay all undiscovered before me.

根據上面短文，試回答下列問題：

1 下列何者是牛頓所謂比較圓的石頭或是比較漂亮的貝殼？（應選 2 項）　

A 力學　 B 電學　 C 磁學　 D 量子力學　 E 光學。

2 下列哪些人可能是牛頓所謂的巨人？（應選 3 項）　

A 伽利略　 B 法拉第　 C 克卜勒　 D 馬克士威　 E 哥白尼。

3 請簡述在第2 題中，你選擇該答案的理由。

答： 。

混合題 AE

1 牛頓在力學及光學有偉大成就。

ACE

3 牛頓所謂的巨人是指比他早期的偉大科學家，故伽利略、克卜勒、哥白尼都 可能是他的巨人。而比他晚期的法拉第和馬克士威則不可能是他的巨人。

16

以老師好教、學生好上 為原則，不在範例上過度延伸，

造成學習負擔 。章末適時搭配閱讀理 解、探究實作的基礎訓練，讓學生漸進適應 新題型。

探究 實驗題

　　凡德格拉夫起電機（Van de Graaf Generator）是一種產生靜電的裝置，它主要是利用 滾輪與橡膠皮帶間不斷摩擦，再將產生的電荷傳送至金屬球表面囤積，是靜電學實驗中 非常有趣的教具。范氏起電器的構造和產生電荷的示意圖，如圖所示。探究實作課時，

菲菲老師帶領小智和小美這組同學，先將一組新購入的范氏起電器組裝完成，再進行靜 電實驗，試回答下列問題。

（ ）1 已知橡膠皮帶捲動與滾輪摩擦後，皮帶的電荷會透過電梳傳至金屬球上。今 欲使金屬球上能囤積負電荷，則組裝時，所選用的滾輪材質應為下列何者？

A 與橡膠皮帶摩擦時，較容易失去質子的材質 B 與橡膠皮帶摩擦時，較容易得到質子的材質 C 與橡膠皮帶摩擦時，較容易失去電子的材質 D 與橡膠皮帶摩擦時，較容易得到電子的材質 E 與橡膠皮帶摩擦時，彼此間不會有電荷轉移的材質。

2 小智將塑膠繩撕成細絲狀做成一頂假髮，舖放在金屬球上方後，再開啟起電機。結果 發現塑膠繩細絲呈現「怒髮衝冠」的樣貌，此現象應如何解釋？

3 儀器裝置附贈有一根絕緣棒，棒的一端有一顆接地的金屬小球。承上題，將起電機滾 輪關閉不再產生電荷後，小美手持絕緣棒，將金屬小球碰觸起電器的金屬球時，發現 原本「怒髮衝冠」的塑膠繩細絲開始下垂，此現象應如何解釋？

4 起電機開啟後，老師在手掌心上放一把撕碎的電中性小紙片，將手靠近金屬球，請預 測小紙片將會如何移動？試說明其理由。

86

Ｐ ＝Ｐ１（學習歷程檔案）＋Ｐ２（校系自辦甄試 ）

從核心到周邊， 從學科知識到素養能力。

龍騰完整的產品定位與規劃，陪您一起迎向大考～

從趣味到延伸，從短週數到長週數。

豐富的實作課程，大大滿足學習歷程。

Ｘ ^（學測） Ｙ ^{（分科測驗）}

111 學年度學科能力測驗有何重大調整 ？

測驗科目與範圍

涵蓋至第五學習階段（高一）中物理、化學、生物與地球科學的部定必修課程，其中包括探究與實作課程內容

_註

。

四分科在試卷中，原則上比重大致相當。

註：依據今年試辦考題的比重，探究實作試題約占 20%，相當於等同物、化、生、地單一科目的比重。

題型、架構

第壹部分 • 選擇題型，共 36 題。

• 包括單選題與多選題

第貳部分 • 混合題型，共 6 題組。

• 其中混合題型的非選擇題有問答、繪圖、表格與計算等形式。

配分

非選擇題配分占

25％。上述題量與配分比例在未來正式考試時，可能因組卷之必要而有微調。

學習歷程檔案包含什麼 ？

基本資料

學生學籍資料，包含姓名、身分證號碼，擔任校級、班級、社團幹部紀錄等。

修課紀錄

學生在每學期的修課學業成績及課程諮詢紀錄。

課程學習成果

• 學生在上述某一特定課程，產出的書面報告或實作作品。須經過授課教師認證確實為課程成果。

• 每學年提交至多６件。

多元表現

• 學生在彈性學習時間、團體活動時間，及其他課外時間的各式成果、幹部經歷、競賽參與、檢定證照、志工服務 等。

• 該項目不限於課程產出，故不需要經過授課老師的認證，課內、課外作品皆可。

• 每學年提交至多１０件。

【微探究】物理（全） 實驗活動手冊 教師用本

論證與建模

▍分析資料與呈現數據

請試著以圖形或表格整理呈現你的實驗結果。

答 （視主題可提供方格圖，方便學生進行）

1 _{波長 距離雙喇叭連線中點 雙喇叭間距離 節線間距離}

1 m 1 m 1 m 1 m

0.5 m 1 m 1 m 0.5 m

0.25 m 1 m 1 m 0.25 m

2 _{波長 距離雙喇叭連線中點 雙喇叭間距離 節線間距離}

1 m 1 m 1 m 1 m

1 m 1 m 0.75 m 1.33 m

1 m 1 m 1.2 m 0.8 m

3 波長 距離雙喇叭連線中點 雙喇叭間距離 節線數目

1 m 1 m 1 m 2 條

0.5 m 1 m 1 m 4 條

0.33 m 1 m 1 m 6 條

4 _{波長 距離雙喇叭連線中點 雙喇叭間距離 節線間距離}

1 m 0.5 m 1 m 0.95 m

1 m 1 m 1 m 1.24 m

1 m 1.5 m 1 m 1.9 m

▍解釋與推理

根據你所整理的實驗結果，提出你的解釋或結論。

答 1 波長越小，節線間距離亦變小 2 雙喇叭間距離越大，節線間距離變小 3 波長越小，節線數目越多 4 距離越遠，節線間距離越大

▍教學建議

老師最後可以整合同學們的結果來做 節線間距離與波長、雙喇叭間距離及 與雙喇叭連線中點距離的關係，可以 簡單用正相關的關係來代入 ，雖然 近距離的干涉狀況是二次方關係。整 理後與選修物理Ⅲ亮紋寬度的公式符 合，之後再詳細推導即可。

6

▍實驗器材

可以相隔1 公尺以上的喇叭（或兩個可連線藍牙喇叭）、控制聲頻 的APP 軟體（sound generator 可以找到相關的程式或是 phyphox 內建的功能）、測量分貝的APP、行動平板或裝置。

▍實驗步驟

1 在第一排中央將兩個喇叭相隔一公尺放在學生桌子上，並接上 手機，打開聲頻APP，調整輸出聲頻至 340 Hz，這樣一來假 設聲音聲速通常在340 m/s 左右，剛剛相隔 1 公尺的喇叭剛好 會是一個波長寬，並可以順利在空間中建立同相聲源的聲波干 涉，如圖。

2 接著請學生慢慢地移動，找到聲音變小的「區域」並告知，最 有趣通常都是在喇叭附近的節線區，明明離喇叭很近，卻有些 地方聲音明顯是變小的。

3 關閉喇叭，詢問學生為何靠近喇叭的地方聲音卻是相對小聲，

可以讓學生思考，最後也可以讓學生排排站好，打開手機的 分貝測量APP（由教師指定的 APP 避免軟體差異造成數據不 同），再次打開喇叭讓學生記住自己的測得的分貝值，最後登 記在黑板上展現聲音強弱的空間分布，並由教師簡單介紹節腹 線，如圖。

▍教學建議

由於本課程主要適用於探究與實作，主旨為引發學生對干涉現象的好奇與現象確認，傳統上 的光波干涉現象因學生背景知識不足，對於學生的認知衝突不如聲波干涉，實驗規劃上教師 因以學生實驗規劃是否完善為主，實驗數據的精準度可以視學生程度調整，以期學生能從有 趣的現象開頭，進而學到現象觀察與紀錄。

實驗

4 ^{消失的聲音}

1

實驗4　消失的聲音

▍實驗器材

可以相隔1 公尺以上的喇叭（或兩個可連線藍牙喇叭）、控制聲頻 的APP 軟體（sound generator 可以找到相關的程式或是 phyphox 內建的功能）、測量分貝的APP、行動平板或裝置。

▍實驗步驟

1 在第一排中央將兩個喇叭相隔一公尺放在學生桌子上，並接上 手機，打開聲頻APP，調整輸出聲頻至 340 Hz，這樣一來假 設聲音聲速通常在340 m/s 左右，剛剛相隔 1 公尺的喇叭剛好 會是一個波長寬，並可以順利在空間中建立同相聲源的聲波干 涉，如圖。

2 接著請學生慢慢地移動，找到聲音變小的「區域」並告知，最 有趣通常都是在喇叭附近的節線區，明明離喇叭很近，卻有些 地方聲音明顯是變小的。

3 關閉喇叭，詢問學生為何靠近喇叭的地方聲音卻是相對小聲，

可以讓學生思考，最後也可以讓學生排排站好，打開手機的 分貝測量APP（由教師指定的 APP 避免軟體差異造成數據不 同），再次打開喇叭讓學生記住自己的測得的分貝值，最後登 記在黑板上展現聲音強弱的空間分布，並由教師簡單介紹節腹 線，如圖。

▍教學建議

由於本課程主要適用於探究與實作，主旨為引發學生對干涉現象的好奇與現象確認，傳統上 的光波干涉現象因學生背景知識不足，對於學生的認知衝突不如聲波干涉，實驗規劃上教師 因以學生實驗規劃是否完善為主，實驗數據的精準度可以視學生程度調整，以期學生能從有 趣的現象開頭，進而學到現象觀察與紀錄。

實驗

4 ^{消失的聲音}

1

實驗4　消失的聲音

發現問題

▍蒐集資訊並定題

從剛剛觀察到的現象，你覺得可以探討什麼？試著寫下來。

答 教師可以引導探討破壞性干涉中節線間距離問題，把問題與前面商業化產品結合探討，

另外也可探討節線數目問題，可以提前學習到高三駐波觀念：

1 波長大小（調整頻率）：教師可以引導學生，由於我們能量得到的都是距離，所以頻率 與距離有關的概念就是波長，所以測量波長大小與其他變量（多是長度單位的關係會 更容易找到關係式）與節線間距離？或是節線數目多寡的關係？

2 喇叭間寬度與節線間距離？或是節線數目多寡的關係？

3 與喇叭間垂直距離和節線間距離的關係？

4 節線間距離與喇叭遠近的關係？

▍教學建議

學生一開始思考的必定是表面現象上的，比如節線數目的多寡，萬一多組做同一主題，將其 他組引導至其他變因，例如：如果我們想要做到像外面的產品讓外側聲音變小，我需要將破 壞性干涉聲音區域調整得更密，請問我們可以怎麼做？你有辦法觀察破壞性干涉的空間變化 與什麼變量有關嗎？（∆y ∝ ？）

▍概念補充

兩波源作完全建設性干涉的點，稱為腹點。相鄰腹點的連線為腹線。

兩波源作完全破壞性干涉的點，稱為節點。相鄰腹點的連線為節線。

▍操作完上述的實驗，想想看

1 請你寫下所觀察到聲音強弱在空間中分布有什麼讓你覺得特別的現象。

答 1 聲音強弱的分布不是單純隨距離越遠越弱，有些地方很靠近卻也較小聲。

2 聲音強弱的分布具有左右對稱的狀況。

（本題利用簡單、客觀性的問題讓學生易於回答進而投入情境，教師可以進階追問為何會 造成這種現象，訓練學生建立模型，只要是學生的答案都給予肯定，屬於開放式問答，

新現象的誕生初始，也是有許多的候選模型嘗試解釋）

2 市面上有利用這個現象做出的商業性喇叭，其性能表現如圖一、圖二的影片所示，你可以 從圖三的介紹影片看出關鍵原因嗎？

▲圖一 ▲圖二 ▲圖三

答 利用多個喇叭調整成遠離中間位置越遠，聲音強度越小。

（本題利用市面上產品來讓學生了解干涉現象的商業應用，本題可能不容易學生自行作 答，需要教師利用本實驗的現象來引導，主旨在於進階追問學生如果是你如何使用該現 象來解決你曾遇過的狀況並使他有商業價值，訓練學生想像創造能力）

3 喇叭放出聲波後，卻能觀察到接近喇叭處有聲音強度較弱的區域，就你學過的知識，波的 什麼特性可以使兩道波重疊後振幅（大小聲）卻變弱？

答 波的疊加具有建設性干涉與破壞性干涉，變弱是因為破壞性干涉，該區域會有波峰與波 谷相遇進而使振幅變小。（高一物理（全）有干涉原理的解釋，此題為收斂第1 題的問 題，並給足暗示讓學生回答）

如果學校有添購足夠的喇叭，亦可以讓學生帶去操場等空曠處進行實驗測量，如果沒有 足夠的空間，或者因長時間噪音讓身體不適，也可以使用Phet 的模擬軟體來測量變量之 間的關係。

網址： https://phet.colorado.edu/sims/html/wave-interference/latest/wave- interference_zh_TW.html

消失的聲音

課程篇

3

實驗4　消失的聲音 課程篇

發現問題

▍蒐集資訊並定題

從剛剛觀察到的現象，你覺得可以探討什麼？試著寫下來。

答 教師可以引導探討破壞性干涉中節線間距離問題，把問題與前面商業化產品結合探討，

另外也可探討節線數目問題，可以提前學習到高三駐波觀念：

1 波長大小（調整頻率）：教師可以引導學生，由於我們能量得到的都是距離，所以頻率 與距離有關的概念就是波長，所以測量波長大小與其他變量（多是長度單位的關係會 更容易找到關係式）與節線間距離？或是節線數目多寡的關係？

2 喇叭間寬度與節線間距離？或是節線數目多寡的關係？

3 與喇叭間垂直距離和節線間距離的關係？

4 節線間距離與喇叭遠近的關係？

▍教學建議

學生一開始思考的必定是表面現象上的，比如節線數目的多寡，萬一多組做同一主題，將其 他組引導至其他變因，例如：如果我們想要做到像外面的產品讓外側聲音變小，我需要將破 壞性干涉聲音區域調整得更密，請問我們可以怎麼做？你有辦法觀察破壞性干涉的空間變化 與什麼變量有關嗎？（∆y ∝ ？）

▍概念補充

兩波源作完全建設性干涉的點，稱為腹點。相鄰腹點的連線為腹線。

兩波源作完全破壞性干涉的點，稱為節點。相鄰腹點的連線為節線。

▍操作完上述的實驗，想想看

1 請你寫下所觀察到聲音強弱在空間中分布有什麼讓你覺得特別的現象。

答 1 聲音強弱的分布不是單純隨距離越遠越弱，有些地方很靠近卻也較小聲。

2 聲音強弱的分布具有左右對稱的狀況。

（本題利用簡單、客觀性的問題讓學生易於回答進而投入情境，教師可以進階追問為何會 造成這種現象，訓練學生建立模型，只要是學生的答案都給予肯定，屬於開放式問答，

新現象的誕生初始，也是有許多的候選模型嘗試解釋）

2 市面上有利用這個現象做出的商業性喇叭，其性能表現如圖一、圖二的影片所示，你可以 從圖三的介紹影片看出關鍵原因嗎？

▲圖一 ▲圖二 ▲圖三

答 利用多個喇叭調整成遠離中間位置越遠，聲音強度越小。

（本題利用市面上產品來讓學生了解干涉現象的商業應用，本題可能不容易學生自行作 答，需要教師利用本實驗的現象來引導，主旨在於進階追問學生如果是你如何使用該現 象來解決你曾遇過的狀況並使他有商業價值，訓練學生想像創造能力）

3 喇叭放出聲波後，卻能觀察到接近喇叭處有聲音強度較弱的區域，就你學過的知識，波的 什麼特性可以使兩道波重疊後振幅（大小聲）卻變弱？

答 波的疊加具有建設性干涉與破壞性干涉，變弱是因為破壞性干涉，該區域會有波峰與波 谷相遇進而使振幅變小。（高一物理（全）有干涉原理的解釋，此題為收斂第1 題的問 題，並給足暗示讓學生回答）

如果學校有添購足夠的喇叭，亦可以讓學生帶去操場等空曠處進行實驗測量，如果沒有 足夠的空間，或者因長時間噪音讓身體不適，也可以使用Phet 的模擬軟體來測量變量之 間的關係。

網址： https://phet.colorado.edu/sims/html/wave-interference/latest/wave- interference_zh_TW.html

消失的聲音

課程篇

3

實驗4　消失的聲音 課程篇

【微探究】物理（全） 實驗活動手冊 教師用本

規劃與研究

▍定題

從上面所觀察到現象，我想探討的主題是 答 1 波長大小與節線間距離？

2 雙喇叭間寬度與節線間距離？

3 波長大小與節線數目多寡的關係？

4 節線間距離與喇叭的距離？

⋯⋯等

（提供三個面向的探討主題，方便教師引導）

操縱變因

1 改變頻率進而波長改變 2 改變雙喇叭間寬度 3 改變頻率進而波長改變 4 改變到喇叭的距離

控制變因

1 喇叭間的距離、氣溫（波速）固定（快速測量完即可）、測量的路徑需要與雙喇 叭連線平行

2 喇叭頻率（波長大小）、氣溫（波速）固定（快速測量完即可）、測量的路徑需 要與雙喇叭連線平行

3 喇叭間的距離、氣溫（波速）固定（快速測量完即可）、測量的路徑需要與雙喇 叭連線平行

4 喇叭間的距離、氣溫（波速）固定（快速測量完即可）、測量的路徑需要與雙喇 叭連線平行

應變變因

1 節線間的距離 2 節線間的距離 3 節線的數目 4 節線間的距離

4

【微探究】物理（全） 實驗活動手冊 教師用本

規劃與研究

▍定題

從上面所觀察到現象，我想探討的主題是 答 1 波長大小與節線間距離？

2 雙喇叭間寬度與節線間距離？

3 波長大小與節線數目多寡的關係？

4 節線間距離與喇叭的距離？

⋯⋯等

（提供三個面向的探討主題，方便教師引導）

操縱變因

1 改變頻率進而波長改變 2 改變雙喇叭間寬度 3 改變頻率進而波長改變 4 改變到喇叭的距離

控制變因

1 喇叭間的距離、氣溫（波速）固定（快速測量完即可）、測量的路徑需要與雙喇 叭連線平行

2 喇叭頻率（波長大小）、氣溫（波速）固定（快速測量完即可）、測量的路徑需 要與雙喇叭連線平行

3 喇叭間的距離、氣溫（波速）固定（快速測量完即可）、測量的路徑需要與雙喇 叭連線平行

4 喇叭間的距離、氣溫（波速）固定（快速測量完即可）、測量的路徑需要與雙喇 叭連線平行

應變變因

1 節線間的距離 2 節線間的距離 3 節線的數目 4 節線間的距離

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