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題數 / 總題數物理

複習週記

緒 論 2

第 1 回

　物理學簡介 3 / / / 1

　物理量的單位 6 / / / 5

物質的組成 13

　原子與物質的三態 14 / / / 1

　原子與原子核的組成 17 / / / 3

物體的運動 25

　物體運動的軌跡 26 / / / 5

　牛頓運動定律 32 / / / 3

　常見的作用力 34 / / / 2

　克卜勒行星運動定律 38 / / / 2

　示範實驗一：摩擦力的觀察 40 / / / 1

物質間的基本交互作用 50

第 2 回

　重 力 51 / / / 2

　電力與磁力 53 / / / 3

　強力與弱力 57 / // 2

　日常生活中的作用力 58 / /

電與磁的統一 65

　電流的磁效應 66 / / / 3

　示範實驗二：載流導線的磁效應 70 / / / 1

　電磁感應 71 / // 3

　示範實驗三：電磁感應 74 / /

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題數 / 總題數物理

複習週記

波 84

第 3 回　波的性質 85 / / / 5

　光與電磁波 94 / // 5

　示範實驗四：楊氏雙狹縫干涉 98 / /

能 量 109

第 4 回

　能量的形式 110 / / / 5

　能量的轉換與守恆 115 / / / 4

　核 能 118 / / / 4

　能源的有效利用與節約 125 / / / 1

量子現象 134

　光電效應與光子 135 / / / 2

　波粒二象性與量子論 138 / / / 2

　原子光譜 141 / / / 2

宇宙學簡介 150

　宇宙結構與哈伯定律 151 / / / 2

　宇宙起源 153 / / / 2

運動學 160

第 5 回

　位置、位移及路徑長 161 / / / 1

　速度及速率 162 / / / 1

　加速度 165 / / / 3

　等加速度運動 168 / / / 4

　自由落體運動 171 / / / 3

念完第 9 單元之後

可以寫自然考科複

習週記第 1 回喔！

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題數 / 總題數物理

複習週記

牛頓運動定律 180

第 6 回　慣性與牛頓第一運動定律 181 / / / 3

　牛頓第二運動定律 184 / / / 5

　牛頓第三運動定律 188 / / / 2第 7 回

　摩擦力 190 / / / 2

動量與牛頓運動定律的應用 201

第 8 回　動 量 202 / / / 5

　動量守恆定律 205 / / / 2

　等速率圓周運動 208 / / / 3

第 9 回

萬有引力 215

　萬有引力定律 216 / / / 3

　地球表面的重力與重力加速度 218 / / / 3

　行星與人造衛星 220 / / / 2

功與能量 227

第 10 回

　功 228 / / / 3

　動能與功能定理 231 / / / 3

　位 能 234 / / / 2

　力學能守恆 236 / / / 2

碰 撞 244

第 11 回　碰撞的種類 245 / / / 2

　正向彈性碰撞 247 / / / 3

終於複習完了！開始練

習自然考科複習週記第

5 回及第 10 ～ 13 回

1102 103 104 105 106 107 108101

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P3

P6

1900

A 10n#

/kg 2$m s

m3

mol

cdm

kg

s

AK

/ 2

/kg m3

/

A 10$ 10n 1= +

A 10< 10n=

1 10A# <

102 ·103108

103·104

m s m s

1

31 緒 論晟景數位文化股份有限公司 版權所有請勿翻印

物理學簡介壹

物理學的宗旨11 「物理」這個名詞的英文字為 physics，其源自於古希臘文，原意為「自然」。顧名思義，這門

學科要探討的就是自然界中事物遵循的道理或規律。

2 物理學在十八世紀以前也被稱為自然哲學（natural philosophy），這是因為早期西方哲學家們

常以哲學思維的辯證方式來論述自然界的規律。

3 物理學的範疇

物質與能量的基本性質與交互作用。

物體的運動定律。

辻 宇宙的演化。

物理學的演進2

1 物理學萌芽於兩千多年前的古希臘時期，當時的哲學家經敏銳的

觀察及思辨，提出對物質世界的許多看法，這當中有許多精彩的

成就，但也留下一些錯誤的結論。

2 現代物理學的發展奠基於伽利略（西元 1564 ～ 1642）提倡的實

驗精神，其「數學論證、提出假設、設計實驗、檢驗原理」之思

維方法，如今已成為科學研究的共同規範。

3 西元 1900 年以前的物理學稱為古典物理學，西元 1900 年之後發

展的物理學稱為近代物理學，兩者涵蓋的主要內容為：

古典物理學（classical physics）：力學、熱學、光學、電磁學。

近代物理學（modern physics）：量子力學、相對論。

4 近代物理學的兩大理論

量子力學：研究微觀世界中的各種現象，例 電子或光子的行為與交互作用。

相對論

狹義相對論：研究物體運動接近光速時的各種效應，例 時間膨脹或長度縮減。

廣義相對論：討論重力與宇宙時空結構的關係。

古 典 物 理 近 代 物 理

發展年代 西元 1900 年之前 西元 1900 年普朗克提出量子論之後

主要學說 牛頓力學、熱學、光學、電磁學 量子力學、相對論

討論內容 巨觀現象、一般運動 微觀現象、高速運動

1610

1

4 1 緒 論 晟景數位文化股份有限公司 版權所有請勿翻印

物理學上的重大發展與關鍵人物3

1

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1

6 1 緒 論 晟景數位文化股份有限公司 版權所有請勿翻印

物理學的演進

參見詳解本 P.1

1

下列有關物理學發展的敘述，哪些正確？　

伽利略支持托勒米天體理論中的地心說　

哥白尼在其著作《自然哲學的數學原理》一書中提出了萬有引力定律　

厄斯特發現電流可以產生磁場　

焦耳提出熱力學第一定律，證實質量和能量可以互相轉換　

量子力學和相對論是近代物理學的兩大基石

關於科學家們的貢獻，下列敘述何者正確？　

托勒米倡導日心說 牛頓提出行星運動三大定律 庫侖發明避雷針

普朗克提出量子論 愛因斯坦預測電磁波的存在

物理量的單位貳

國際單位系統（SI 制）11 科學需要定量的測量，為了精確地表達測量的結果同時又利於溝通，各國科學家在 1971 年第

十四屆國際度量衡會議 中訂定了目前的「國際單位系統」，簡稱為「SI 制」。

2 基本量及其單位：國際單位系統中定義了以下七個基本物理量及其對應的單位。

物理量 基本單位 單位符號 定 義

長　度 公尺 m 光在真空中於 2997924581 秒內所移動的距離

質　量 公斤 kg 保存在巴黎國際度量衡局內的鉑銥合金公斤原器的質量

時　間 秒 s銫 -133 原子進行某特定的能階躍遷所輻射之電磁波週期的

9192631770 倍

電　流 安培 A

真空中兩條極細而相距一公尺的平行無限長直導線，通以相同

電流而使導線間每單位長度上受到 2 10 7#− 牛頓之力時，當時導

線上的電流值

溫　度 克耳文 K 水的三相點之熱力學溫度的 .273 161

發光強度 燭光 cd頻率 540 1012# 赫茲（真空中波長 555 nm）的單色輻射光源在每

球面度內輻射功率為 6831 瓦時的光源光度

1

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物理量 基本單位 單位符號 定 義

物質數量 莫耳 mol0.012 公斤之碳 -12 所含的原子數目 6.02 1023#] 個。此數亦稱為

亞佛加厥常數

3 導出量：除了以上七個基本量之外，其他物理量的單位若可從上述單位組合出來者即稱為導

出量。例 密度 = 質量體積

，故其在 SI 制中的單位為 kg/m3。

4 輔助字首：SI 制中同時規定了用以表示數值冪次的輔助字首（prefix，也稱前綴字）及符號，

使用時將其放置於基本單位的前面，即表示為基本單位的指定倍數。 例 符號 k = 103，故

1 km = 103 m = 1000 公尺 = 1 千米，俗稱 1 公里。常用的輔助字首如下表。

冪　次 字　首 符　號 中　文 冪　次 字　首 符　號 中　文

1012 tera- T 兆 10 - 2 centi- c 厘

109 giga- G 吉，十億 10 - 3 milli- m 毫

106 mega- M 百萬 10 - 6 micro- n 微

103 kilo- k 千 10 - 9 nano- n 奈

102 hecto- h 百 10 - 12 pico- p 皮

10 - 1 deci- d 分 10 - 15 femto- f 飛

科學記數法與數量級2

1 科學記數法：物理學中對於很大或很小的數值常會以 10 的次方並配合適當的輔助字首和單位

來表示，其中數值部分須表示成 A × 10n 的格式，而 A 滿足條件：1 10A <# ，且 A 值應注意

使用適當的有效數字來表示出該測量值的精密度；n 則為整數冪次。例 設地球的平均半徑為 R

，則可記為 R = 6.36 × 106 m。

2 數量級：當一個物理量並非很精確時，我們可以估計其概略數值，並只以 10n 表示之，其中 n為整數冪次。不過此時在科學記數法 A × 10n 中的 A 值也須併入估計，一般以 10 為判準，即：

若 A 10< ，則將 A 視為 100，故數量級 = 10n。

若 A 10$ ，則將 A 視為 101，故數量級 = 10n + 1。

　例 電子電量為1.60 × 10- 19C，因 1.60 10< ，故電子

電量的數量級為10- 19C；地球質量為 5.974 × 1024 kg，因 5.974 10$ ，故地球質量的數量級為1025 kg。

3 科學上另有一些慣用量或單位如下表：

單 位 說 明 備 註

埃（Å） 1Å = 1 × 10 - 10m 一般原子的尺度大小

奈米（nm） 1nm = 1 × 10 - 9m 奈米技術中常用單位

天文單位（AU） 1AU ] 1.496 × 1011m 地球繞日公轉的平均軌道半徑

光年 1 光年 ] 9.46 × 1015m 光在真空中，一年時間內前進的距離

光速 光速 ] 3.0 × 108m/s 真空中的光速（光在介質中會較慢）

若 A 10$ （] 3.162） 數量級 + 1

（ 1010 .0 5= ，故判準條件就

是冪次項的四捨五入）

1

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國際單位制2

關於現行的「國際單位制」之敘述，下列哪些正確？ 「光年」是一種長度單位

熱量為基本量，其 SI 單位為「卡」 電量是由電流和時間兩個基本量所組成的導出量

一公斤的定義是「一公升的純水在溫度 3.96℃時所具有的質量」

一公尺的定義是「北極經巴黎至赤道之子午線長度的千萬分之一」

下列哪些不屬於 SI 制中的基本物理量？

質量 溫度 密度 物質數量 力量

單位的換算3

已知純水在一大氣壓下平均密度為 1g/cm3，若將之換算成標準單位，則應為　　　　kg/m3。

空氣中的聲速約為 340 m/s，此值約相當於下列何者？

3600 km/hr 1224 km/hr 680 km/hr 540 km/hr 170 km/hr

基本量與導出量4

彈簧的虎克定律中提到彈簧的回復力會與其形變量大小成正比，該正比係數即稱為彈力常數，

若將彈力常數的單位以 SI 制中的基本單位來表示，應為下列何者？

kg/m3 kg · m/s kg ⋅ s/m N/m kg/s2

密度 1 g/cm3 中的「g」是「克」

，而非地表的重力加速度值

力量的常用單位是「N」（牛頓）

，但注意「N」並非基本單位

1

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已知兩質點間的萬有引力與兩者之質量乘積成正比，與兩者的距離平方成反比，這可用數學式表

示為 Fr

Gm m21 2= ，式中常數 G 的單位若以 SI 制中的基本單位來表示，應為下列何者？

mkg2

2

s kgm

2

2

$

s kgm2

3

$ kg

m s2$

m kgm3

3

$

數量級5

若真空中的光速為 . /m s3 0 108# ，而天狼星與地球相距 8.6 光年，則天狼星距地球約為多少公

尺？

1015 1016 1017　 1020　 1022

科學家估算出地球的年齡約 46 億年，請問其數量級可表示為下列何者？

105 年　 107 年　 109 年　 1010 年　 1012 年

單位系統的應用6

目前國際單位系統中用以定義質量基本單位的公斤原器是一鉑銥合金鑄成的圓柱體，已知該圓

柱體的底面直徑及高度均為 39 mm，請依此估算該鉑銥合金的平均密度為何？

18.21 g/cm3　 19.30 g/cm3　 21.47 g/cm3　 24.31 g/cm3　 8.16 g/cm3

距離 = 速度 × 時間，但要注意數

量級的判準條件

密度 =質量

體積，注意單位的轉換

1

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物理學簡介

　　　 關於古典物理學及近代物理學，下列敘述何者正確？

伽利略提倡實驗科學的年代之前屬於古典物理學，之後物理學的研究方法變得較有系

統，故稱為近代物理學　

靜電庫侖定律是屬於近代物理學的範疇　

當物體的運動速度較慢時，狹義相對論就不適用了

物體以接近光速運動時，其行為可以用古典物理學解釋

對於電子行為的微觀現象討論，是屬於近代物理學的範疇

　　　 就物理學的發展而言，17 世紀中葉之前的運動學可分為兩支：一是地面上的運動，遵

守伽利略所描述的落體特性；二是天上的運動，遵守克卜勒的行星運動規律。此時一位

偉大的英國科學家開始認真思考這些問題，他經過數年的努力後終於整合了這些運動物

體所遵守的共同法則。請判斷此人最有可能是以下哪位科學家？

哥白尼 笛卡爾 哈雷 牛頓 馬克士威

物理量的單位

　　　 現行國際單位系統中長度單位的設定基準是依照下列哪一種性質來訂定的？

地球公轉的規則性 單擺的等時性　 地球的經度線長度 光速的不變性　 碳原子的大小

　　　 下列各種數量間的關係，何者正確？

1 毫米 = 0.1 公尺

1 奈米 = 10 - 8 公里

1nA = 10 - 3mA 1Å = 10 nm 1 km = 104 cm

　　　 力量的標準單位是「牛頓」，但若以 SI 制中的基本單位來表示時，應為下列何者？

m/s2　 kg ⋅ m/s2　 kg ⋅ m2 ⋅ s　 A ⋅ s/mol　 kg ⋅ m/s

1

111 緒 論晟景數位文化股份有限公司 版權所有請勿翻印

　　　 如果以原子為組成物質的單元，則直徑為 0.001 毫米的一個紅血球中含有原子數目的數

量級應為何？

104　 109 1012　 1015　 1018

　　　 「克拉」是寶石買賣時常用的質量單位，自 1907 年後 1 克拉即被定義成 200 毫克。世界

上目前已切割成型的最大顆鑽石是鑲於英國皇室權杖上的「非洲之星」，其質量達 530克拉。若鑽石的密度 3.52 g/cm3，則「非洲之星」的體積約為何？

2 × 103 cm3　 440 cm3　 204 cm3 86.4 cm3　 30.1 cm3

　　　 黃金的密度是 19.3 g/cm3，而延展性是純金屬中最好的，今若取 1kg 的黃金將之壓製成

厚度 m1n 的薄片，則其面積應為何？

5.18 × 104 m2　 3.16 × 103 m2　 2.27 × 102 m2

51.8 m2　 2.27 m2 進階

　　火星是太陽系由內往外數第四顆行星，其直徑約為地球的一半，質量為地球的 11%，表面

重力為地球的 2/5，自轉週期與地球相近，公轉一週則約需兩倍時間。2004 年美國就已宣布載

人的火星任務為太空探索展望中的長期目標。NASA（美國太空總署）計劃於 2020 年以前再度

登陸月球，作為火星旅程的準備，並且預計於 2037 年以前將人類送上火星。

　　火星到地球的最遠距離超過 4 億公里，最近距離則為 5500 萬公里，兩者之間大約每 15 年

會出現一次近距離接觸，這就是科學家們期盼中最適合登陸火星的時機。請回答～題：

　　　 根據上文，若能駕車以時速 100 公里駛向火星，至少約需多久方可抵達？ 參見詳解本 P.2

100 年 63 年 31 年 12 年

3 年

　　　 登陸火星的太空人將其偵測資料以電磁波訊號送回地球，則最快約需經多久才能被

NASA 接收到？（真空中光速 3 × 108 m/s） 2 天 1 小時 8 分鐘 3 分鐘 3 秒鐘

1

12 1 緒 論 晟景數位文化股份有限公司 版權所有請勿翻印

　　　 下表所列各科學家與其在物理學上主要貢獻𠕇至蕌的對應，何者最為恰當？

𠕇發現造成月亮繞地球運行與造成地球上自由落體的力，是同一來源。

鋛首位提出物質波新學說。

𠗟發現不僅電流會產生磁場，隨時間變化的磁場也能產生電流。

𣿅發現兩帶電質點間的作用力與距離的關係和萬有引力的形式相同。

蕌提出光子假說解釋光電效應。 108 學測

物理學家 庫侖 法拉第 德布羅意 牛頓 愛因斯坦

甲 乙 丙 丁 戊

丁 丙 乙 甲 戊

丙 甲 戊 丁 乙

戊 乙 甲 丁 丙

乙 丙 戊 甲 丁

　　　 假設一外星人使用的質量單位為⊙，長度單位為⊕。當該外星人來到地球時，發現和地

球的單位比較，1 ⊙ = 4.0 kg，1 ⊕ = 0.50 m。若此外星人身體的質量為 8 ⊙，體積為

0.8 ⊕3，則此外星人身體的平均密度相當於多少 kg/m3 ？

2.0 × 103 3.2 × 102 8.0 × 101 4.0 × 101

6.3 × 10 - 1 73 % 答對率 100 學測

　　　 由重量百分比 90% 的金與 10% 的銀打造而成的皇冠，重量為 500 克。將它全部浸入水

中時，可排開水的體積為多少立方公分？（金的密度 19.3g/cm3、銀的密度 10.5g/cm3）

17.6 22.6 28.1 30.0 47% 答對率 96 學測

　　　 在熔製玻璃的過程中，其內部有時會混入一些小氣泡，今測得某種玻璃成品的密度為

2.3 g/cm3。已知該種玻璃不含氣泡時的密度為 2.5g/cm3，試計算該玻璃成品內所含的氣

泡體積，占全部體積的百分比為多少？

4.0% 5.0% 6.0% 7.0%

8.0% 46 % 答對率 94 學測

　　　 科學家計劃製造一座「太空電梯」，以探測外太空與火星。支撐這座「太空電梯」的纜

繩是一束由十億條、長達十萬公里的奈米碳管所製成，每條奈米碳管含有 7.2 × 1017 個

碳原子。試估計這束纜繩至少需要多少公斤的碳來製備？

0.12 2.40 7.20 14.4

28.8 46 % 答對率 93 學測

11

1

1

1687Philosophia Naturalis Principia Mathematica

1729

1900

2

1SI K

3

1 / 1( )

1000g cmmkg

10103

2 3

3

#= =−

−

kg/m3

340 /( )

m shrkm

3600340 10

1

3#= −

−

340 10 3600 / 1224km hr3# #= =− km/hr

4

F kx kxF

N/m (kg m/s ) /m kg/s2 2$

Gm mF r1 2

2$ ( )

kg

kgsm m

s kgm

2

22

2

3$$

$

5

1 . .m m365 24 60 60 3 0 10 9 46 108 15# # # # # #

8.6 . . .m m8 6 9 46 10 8 14 1015 16# # #]

1017 m

1000

46 46 108 4.6 109 4.6 102

10 11010

6

( . ) .

21.47

23 9 3 9

10002# #

]

r

g/cm3

90 % 10 %

1900

2997924581

1 1mm 10 3 m

1 1nm 10 9 m 10 12 km 1nA 10 6 A 10 3 mA 1Å 10 10 m 0.1nm 1 km 103 m 105 cm

1 1 1 2

1 /N kg m s1 2$

0.001 10 6 m10 10 m N

N

( 10 6 m )3 N ( 10 10 m )3 N 1012

. /( ) .g cm

g cm3 52

530 200 10 30 13

33# #

]=−

A

1 .( )

( )kgmkg m A19 3

1010 1 102 3

36

## # #=−

−−

51.8A ] m2

2 2

2

1836 1839

1840

3

U92235 92 235 92 143Pu94

239 94 239 94 145 Pu94239

1945 8 9

Ir77193 77 193 77 116 193

4

0.69 63 0.31 65# # ]= + 63.6

8000 ( 3 10 )V 10# #= − 2.4 10 m6 3

#= − 2.4 cm3

1 2.4 2.4m #

( ) 2 ( )e e e32

31

#+ + − =+

92 143 94 145

77 116 193

3t100 24 3655500 10 6

4

# #

#]

3t3 10 60

5500 10 108

4 3

# #

# #]

d0.8 ( 0.5 )8 4 320 3.2 103

2

#

## kg/m3

..

.. 28.1

19 3500 0 9

10 5500 0 1# #

]= + cm3

V

V l 2.5 2.3 ( )V V V# #= + l

0.08 8%VV

]l

( 7.2 10.

) 10 14.46 02 1012 1017

23

39

# ##

## ]=

−

2

1

3800

7700