中學生物理高分的關鍵祕笈

名人推薦：建國中學 連劭同學
建國中學 黃祺清同學
師大附中 李威廷同學

高中物理我們把它分成兩個部分：高一基礎物理和高二、高三的專業
物理。關於高一基礎物理，其實就是高二、高三物理的簡述，目的是讓同
學在修習真正的物理之前，先有個基本觀念，以了解未來將會遇到哪些物
理觀念。我常聽見同學問一個問題：「老師，我高一基礎物理不好，這樣
我升上高二之後，物理會不會銜接不上？」其實不需要擔心這個問題！因
為物理這一科，在高二以後等於從頭學起，所有的觀念將會從零開始介紹，
如果真的有心想學好物理，高二物理可以當成學習物理的起點。高中所學
的物理，我們可以分為幾個部分：運動學、牛頓力學、動量和衝量、功與能、
熱學、波動和聲音、光學、電磁學、近代物理。
《運動學》
運動學可以分為直線運動與平面運動兩個部分。直線運動討論的是物
體在一直線上運動的描述與計算，在這裡會介紹一些基本運動學定義：位
移、路徑長、速度、速率和加速度。理解這些定義之後，我們會利用這些
物理量之間的關係，更深入討論等加速度運動，如：自由落體、物體在光
滑斜面上的運動等，在生活中時常可以看到這樣的運動；平面運動是物體
在平面上的運動，其實只是把物體的運動描述成兩個方向的直線運動來討
論而已，所以在直線運動的觀念夠清楚，平面運動的思維模式也是一樣的！
運動學是力學的基礎，如計算砲彈或衛星的路徑和軌跡，重點在於描
述運動。在我們表示質點在直線上的位置時，必須要有一個固定的參考點，
然後說明質點位置在此參考點的方位和距離。「方向性」在運動學中是個
很動要的觀念，若要精確地表示質點的位置，光是知道與參考點的距離是
不夠的，還必須完整的表達物體的在參考點的方位，而從位置的觀點出發，
由此所定義的位移、速度和加速度也因此都具有方向性。在高中的題目中
需要較詳細的計算，方向的表示就更為重要必須精確無誤。在直線運動中
的方向表示用＋、－號表示即可，但在平面運動中則需要用完整的向量來
表示才夠精確，所以我們在學運動學之前必須先建立好向量的觀念架構，
學習起來觀念才能夠完整。
事實上運動學這個部分比較像數學而非物理，比較少討論到物理的規
律而幾乎都在做數學的運算，而要學好唯一的方法就是不斷地練習，其實
最後會發現考試會出現的題型大多都只有幾個類型。需要注意的是，在等
加速度運動的應用，國中時常常會看到老師以v － t 圖的方法解題又快又
簡單，但在高中時由於題目難度普遍較高，用v － t 圖來解題目往往技巧
也較高，不妨多練習用公式來解題，如此多熟悉在物理中代數的技巧。而
在討論拋體運動時利用直線運動的公式是非常好用的，在討論拋體運動時
課本會列出很多條拋體運動的公式，這麼多的公式常常會讓人眼花撩亂，
解題時會不曉得該丟出哪一條來，這個時候只需把運動分為水平和垂直兩
個方向，垂直方向因受重力作用而作等加速度運動，這時等加速度的公式
就派上用場囉！
《牛頓力學》
牛頓力學是整個力學觀念的架構，大致上可分為靜力學和動力學。物
理沒有學好的同學，往往都是從這個地方開始淪陷的，在這個部分我們會
運用較多的向量分析，題型靈活度也比較大，其中每個部分都會用到的數
學技巧就是「力的分解」，如同在平面運動的觀念，物體在平面空間受到
的力，我們也可以把它視為兩個垂直方向獨立討論。其實，只要成功的把
力與運動分解為這兩個一直線的方向，所有的題目都將變得非常簡單！在
了解觀念之後，我們就能夠解一些更複雜的運動，如等速率圓周運動。課
本裡等速率圓周運動的公式雖然看起來很多，但其實只要了解觀念，公式
只需記下幾個比較重要的就行，像是向心加速度的公式，就屬於這種常用、
卻又不可能考試時立刻在現場作推導的。又至於另外一些延伸的公式，只
能解特定題型的，因為考試時不見得都是出現跟課本一樣的題目，這種就
不需要多花腦容量去記它。
靜力平衡是在討論當物體受到很多個力時仍能保持平衡的條件，我們
從比較簡單的地方下手。物體在一直線上受到兩個反方向的作用力，達到
平衡的條件就是這兩個力大小相同。從這個觀點往下推論，就算一直線上
有好幾個力，若向左邊的作用力總和等於向右邊的作用力總和，物體就能
夠達到平衡。用這個觀點推廣至平面問題，力是種向量，如果把所有的力
分解成水平方向的分量和垂直方向的分量，物體若移動平衡表示左邊的總
和等於右邊的總和；而向上的總和也會等於向下的總和。不論多困難的問
題都滿足這樣的移動平衡條件，但也有可能物體不移動卻能轉動，例如旋
轉中的水龍頭，所以我們可以知道當物體要完整地靜力平衡除了移動平衡
之外，還要能夠不轉動才行！在這裡我們會定義「力矩」這個物理量，所
謂力矩就是讓物體旋轉的量，當你施力讓物體旋轉時除了要施力之外，施
力的位置也不能通過支點，因此我們把力矩定義為作用力× 力臂，其中力
臂就是支點到力的作用線之距離。同樣的，如果物體受到很多個作用力也
可能受到很多個力矩，如果物體受到順時針方向的力矩等於逆時針方向的
力矩，那麼物體也會達到「轉動平衡」。在高中提到的靜力平衡兩大條件
就是如此，物體受到多個作用力同時能夠「移動平衡」和「轉動平衡」，
不論多困難的題目都只在討論這兩個簡單的問題而已，所以說如果同學們
在解這類問題時，雖然每個題目看起來都很不一樣，而且解法看起來都非
常複雜，其實在詳解這些問題的數學式子都只是在表示這兩個條件而已。
如果看到這些式子的時候不忘記其中的精神，相信學習起來也能省力不少。

高中物理我們把它分成兩個部分：高一基礎物理和高二、高三的專業
物理。關於高一基礎物理，其實就是高二、高三物理的簡述，目的是讓同
學在修習真正的物理之前，先有個基本觀念，以了解未來將會遇到哪些物
理觀念。我常聽見同學問一個問題：「老師，我高一基礎物理不好，這樣
我升上高二之後，物理會不會銜接不上？」其實不需要擔心這個問題！因
為物理這一科，在高二以後等於從頭學起，所有的觀念將會從零開始介紹，
如果真的有心想學好物理，高二物理可以當成學習物理的起點。高中所學
的物理，我們可以分為幾個部分：運動學、牛...

物理真的好難，但物理魔術師讓物理變得好簡單！
  儘管身為國中理化教師常為學生解惑，但我仍必須承認「物理」這一門學科，難度真的很高，許多理論看不到也感覺不到，有時甚至還必須應用到許多數學理論來解釋。我相當佩服如克普勒、牛頓等幾位偉大的物理學家，在當時科學尚未進步到一個程度時，都可以想辦法以觀察、推理、歸納及計算來獲得結論，著實令人折服。科學家天賦異秉，但是一般的學生也許天分就略嫌不足，明明結果已導論在眼前，就是不懂其然或其所以然。
  我想，「物理」這一科最讓學生頭痛的，還是因為它跟數學有著密切的關係。以古典物理學派來說，牛頓在探討力學的幾個理論時，就應用到數學的「微積分」的理論，換句話說，數學程度不好的同學，想要完全參透物理的箇中道理，其實是有難度的。本團隊陳大量老師與鍾明老師等兩位物理名師，對於國、高中自然課程所提及的物理內容早有一番深刻體認，在他們求學時期，就一直找不到坊間有關輔助物理學的數學教材，所幸兩位老師天資過人，在自學有成之後，把他們研讀物理的心得運用在課堂上，成果斐然！在教學熱誠的驅使下，他們希望能造福更多無法到課堂上課的用功學生，於是動筆著作，「實用物理解法」這本書，終於問世！
  兩位老師先以國中理化觀念為起點，告訴大家其實物理學一點都不難，再把中學物理分成「運動學」、「牛頓力學」、「動量和衝量」、「功與能」、「熱學」、「波動和聲音」、「光學」、「電磁學」、「近代物理」等單元並做簡單說明，重點是以數學「微積分」與物理學的關連性為本書的主軸，以深入淺出的方法討論微積分的觀念以及微積分如何運用在物理學的各項理論上，此實為破天荒的著作！本書可以看出作者陳大量老師與鍾明老師偉大的教學熱誠與理想，也是最理想的中學物理參考教材，甚至單純地當成是數學研究的工具書也無可厚非。
  我見識過陳大量老師與鍾明老師的教學功力，學生推崇他們，常對著他們高喊「物理魔術師」，絕非浪得虛名。相信所有讀者看完這本書之後，會對物理的學習有一番嶄新的感覺與想法，也許物理真的好難，但物理魔術師讓物理變得好簡單！
陳大為

物理真的好難，但物理魔術師讓物理變得好簡單！
  儘管身為國中理化教師常為學生解惑，但我仍必須承認「物理」這一門學科，難度真的很高，許多理論看不到也感覺不到，有時甚至還必須應用到許多數學理論來解釋。我相當佩服如克普勒、牛頓等幾位偉大的物理學家，在當時科學尚未進步到一個程度時，都可以想辦法以觀察、推理、歸納及計算來獲得結論，著實令人折服。科學家天賦異秉，但是一般的學生也許天分就略嫌不足，明明結果已導論在眼前，就是不懂其然或其所以然。
  我想，「物理」這一科最讓學生頭痛的，還是因為它跟數學有著密切的關...

推薦序
學生推薦序
自序
作者簡介
國中理化中重要的物理觀念 論  緒
請你勇敢地向高中物理挑戰 第一單元
緒論與極限的概念 第二單元
導函數 第三單元
函數圖形的面積與微積分基本定理 第四單元
微積分在高中物理的應用 第五單元
特殊積分技巧 第六單元
牛頓的故事 錄  附

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學生推薦序
自序
作者簡介
國中理化中重要的物理觀念 論  緒
請你勇敢地向高中物理挑戰 第一單元
緒論與極限的概念 第二單元
導函數 第三單元
函數圖形的面積與微積分基本定理 第四單元
微積分在高中物理的應用 第五單元
特殊積分技巧 第六單元
牛頓的故事 錄  附