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基礎物理與生活物理 課程書籍 指定課本： 物理與生活 -- 張振華著 參考書籍： (1) 觀念物理 – 蔡坤憲譯 《天下文化》 (2) 普通物理 -- 余健治等合著 《東華書局》 課程進度 9/12 物理的發展 9/19 物理的單位與測量 9/26 復習、小測驗和討論 10/3 運動的描述 10/17 力與靜力平衡 10/24 力與運動 10/31 復習、小測驗和討論 11/3~7 期中考週 11/14 壓力與靜止流體中的壓力 11/21 靜止流體中的浮力 11/28 流動流體的物理 – 白努利原理 12/5 復習、小測驗和討論 12/12 溫度與熱平衡 12/19 熱量與比熱 12/26 物態的變化 1/2 復習、小測驗和討論 1/5~9 期末考週 評量方式 期中考：30% 期末考：30% 小考與學習討論：20% (參與討論者有加分) 報告：20% 一次，於12/26前繳交。報告的範圍以生活或新聞中的物理為題材來寫。例如第一次上課的內容。 CHAPTER 1-1 物理學的發展和問題 物理的發展 物理學是什麼樣的學問？ 物理是以觀測現象來發現問題，進而給出理論（歸納與邏輯推演的結論）描述，再用更多的實驗觀測來驗證的一門學問。 自從人類進化到具有智識的程度，能夠具體地提問”為什麼”之後，人類就希望能對自然事物的發生給出合理的說明，而有了生產需要後，更企圖以理智預測自然事物的發生（如歷法的產生）。結合這兩個基本的動力來源，於是就有了研究與產生知識的基礎條件。 我們生存的世界具有什麼樣的物理現象呢？ 亞里斯多德 384BC~322BC 吾愛吾師，吾更愛真理 亞里斯多德宣稱他的哲學是”研究真實宇宙實質的科學”，也就是透過研究各種特定事物的實質來研究宇宙。因此他開創了邏輯學，提出了所謂的四個公理：同一性定律、矛盾率、排他律、充分理由定律，並確定了概念、判斷、推理等邏輯形式，從而首先提出歸納和演繹兩種方法。他的這些基本理論觀點和研究方法，促進了往後科學的發展。 亞里斯多德在物理學上提出過許多著名的理論，例如物質四元素說（水、火、空氣和土）；物體受力方能持續運動；重物體掉落速度快於輕物體等主張。 托勒密 85AD~165AD 托勒密以總結希臘天文學織成究，寫成《至大論》十三卷，並且以偏心圓和小輪體系方法為”地心說”給出系統話的論證。由於符合人類直觀以及宗教需求，其學說影響長達一千多年。 哥白尼 1473AD ~ 1543AD 在長久被中古教會所認可的托勒密天文體系影響下，1543年哥白尼出版了《天體運行論》提出日心說以解決地心說所面對的越來越嚴重的困難。 火星的逆行現象 伽利略 1564AD ~ 1642AD “伽利略是對的！”--阿波羅15的斯科特在月面做完錘子和羽毛的自由落體實驗後如此的大叫。 伽利略在物理發展上具有極重要的地位。他是第一位大量運用儀器來從事實驗與觀測的科學家。他發現單擺的規律並以此來測量時間；製造了溫度計測量溫度；採用了望遠鏡觀測天體並以此支持哥白尼的日心說。傳言中最著名的就是比薩斜塔的大小鐵球實驗（並無任何記錄，史載的第一人是荷蘭人斯台文於1586年完成），此實驗否定了亞里斯多德的看法。另外，他也提出不受力的物體其運動為靜者恆靜動者恆等速運動的假說來挑戰亞氏的理論。 艾薩克·牛頓 1643AD ~ 1727AD 如果我比笛卡兒等人看得遠些，那是因為我站在巨人的肩上而已。 牛頓因著站在克卜勒、伽利略等巨人的肩膀上，得以完成其偉大的三大運動定律以及萬有引力定律的研究。此外，牛頓還在光學上有很重要的研究。他提出光的粒子說以解釋白光穿透透鏡的折射現象，他並發表彩色光譜的研究初步地解釋了人如何看見事物色彩的疑惑。由於他在運動學上的偉大成就，使得人們普遍接受光粒子說而壓抑惠更斯等所主張的波動說。 托馬斯·楊 1773AD ~ 1829AD 西元1801年，楊氏設計了雙狹縫的干涉實驗，發現了粒子說所無法解釋的干涉條紋現象，因而證實了惠更斯所提出的光的波動說，使人們就此放棄了牛頓的光粒子說的理論。 楊氏實驗的光波動畫 馬克斯威爾 1831AD ~ 1879AD 馬克斯威爾以庫倫、安培一直到法拉第等人的工作為基礎，於1854年到1865年其間陸續發表《論法拉第力線》、《論物理力線》和《電磁場的動力學理論》三篇論文，提出電磁理論創造性的電磁理論及其數學架構。特別是第二篇論文預言了電磁波的存在以及數學描述。其後為赫茲於1888年的火花放電實驗中證實電磁波的存在。 阿爾伯特·愛因斯坦 1879AD ~ 1955AD 票選現代物理上最著名的物理學家，勿庸置疑的第一名便是愛因斯坦教