【人教版】高中物理 必修 第三冊

📚 內容摘要

本書是普通高中物理必修序列的第三冊，主要涵蓋電磁學的基礎內容，包括靜電場、電場中的能量、電路理論、電能守恆定律以及電磁感應與電磁波的初步知識。課程透過實驗、思考與討論、例題分析等多種形式，旨在培養學生的物理核心素養與科學探究能力。

探索微觀電荷至宏觀電磁波的物理奧秘，建立完整的經典電磁學初步體系。

作者： 人民教育出版社 課程教材研究所 物理課程教材研究開發中心

致謝： 國家教材委員會專家委員會審核通過（2019）

🎯 學習目標

1. 理解電荷守恆定律，掌握元電荷的概念，並能解釋摩擦起電、感應起電等物理現象。
2. 掌握電場強度的定義（比值定義法）及疊加原理，能利用電場線描述電場的分佈規律。
3. 理解靜電平衡狀態下導體的特性，掌握靜電屏蔽與尖端放電的原理及其在生產生活中的應用。
4. 理解靜電力做功與路徑無關的特點，掌握電勢能與靜電力做功的關係。
5. 掌握電勢、電勢差的定義及其矢量／標量屬性，能應用 U=Ed 來處理均勻電場問題。
6. 理解電容的概念，掌握平行板電容器的決定因素，並能分析帶電粒子在電場中的加速運動。
7. 理解電源的作用及電流、恆定電流的定義，並能從微觀角度解釋電流的形成。
8. 掌握導體的電阻定律，理解電阻率隨溫度變化之規律，並了解超導現象。
9. 能辨識伏安特性曲線，區分線性與非線性元件。
10. 理解電功、電功率及焦耳定律，能區分純電阻與非純電阻電路中的能量轉化。

🔹 第一課：第九章 靜電場及其應用

概要： 本章立足於靜電現象的微觀本質，系統介紹電荷的概念、電荷守恆定律及元電荷。透過引入「場」的概念，探討電場強度作為描述電場性質的物理量，以及如何利用電場線、均勻電場和疊加原理來進行定性與定量分析電場。最後，本章深入分析導體在電場中的特性，包括靜電平衡、尖端放電及靜電屏蔽，並探討靜電的防止與利用。

學習成果：

• 理解電荷守恆定律，掌握元電荷的概念，並能解釋摩擦起電、感應起電等物理現象。
• 掌握電場強度的定義（比值定義法）及疊加原理，能利用電場線描述電場的分佈規律。
• 理解靜電平衡狀態下導體的特性，掌握靜電屏蔽與尖端放電的原理及其在生產生活中的應用。

🔹 第二課：第十章 靜電場中的能量

概要： 本章聚焦於靜電場的能量特性，從靜電力做功的特點出發，引入電勢能、電勢及電勢差等核心物理量。透過探討電勢差與電場強度的定量關係，揭示電場的能學性質，並延伸至電容器的儲能原理及帶電粒子在電場中的加速應用，最終回歸生活，闡述靜電吸附、除塵、噴漆及影印等技術的物理本質。

學習成果：

• 理解靜電力做功與路徑無關的特點，掌握電勢能與靜電力做功的關係。
• 掌握電勢、電勢差的定義及其矢量／標量屬性，能應用 U=Ed 來處理均勻電場問題。
• 理解電容的概念，掌握平行板電容器的決定因素，並能分析帶電粒子在電場中的加速運動。

🔹 第三課：第十一章 電路及其應用

概要： 本課程涵蓋電路的基礎理論與實務應用，從電流的微觀形成機制到巨觀的電路測量工具。重點探討電源如何維持恆定電流、導體的電阻特性（含電阻率與超導）、鋰電池的能量特性，以及如何熟練使用萬用表進行電學量測量。

學習成果：

• 理解電源的作用及電流、恆定電流的定義，並能從微觀角度解釋電流的形成。
• 掌握導體的電阻定律，理解電阻率隨溫度變化之規律，並了解超導現象。
• 能辨識伏安特性曲線，區分線性與非線性元件。

🔹 第四課：第十二章 電能與能量守恆

概要： 本章聚焦於電能的轉化、傳輸及巨觀能量守恆規律。從微觀的電路能量轉化（電功與電熱）出發，引入描述電源特性的核心物理量——電動勢，並建立閉合電路歐姆定律。透過對乾電池與水果電池電動勢及內阻的實驗測量，學生將掌握物理實驗的數據處理方法（如 U-I 圖像法）。最後，課程延伸至巨觀的能量守恆定律及能源的可持續發展，探討能量轉化的方向性及其社會意義。

學習成果：

• 理解電功、電功率及焦耳定律，能區分純電阻與非純電阻電路中的能量轉化。
• 理解電動勢的概念，掌握閉合電路歐姆定律並能解決相關綜合計算問題。
• 掌握測量電源電動勢與內阻的實驗原理及方法，能夠利用 U-I 圖像處理實驗數據。

🔹 第五課：第十三章 電磁感應與微觀能量初步

概要： 本單元旨在引導學生從宏觀的磁場現象過渡到複雜的電磁感應，並最終深入探討電磁波與微觀層面的能量量子化。課程涵蓋磁場的描述（磁感線、磁感應強度、磁通量）、電磁感應的產生條件、麥克斯韋電磁場理論基礎，以及普朗克提出的能量子概念。

學習成果：

• 掌握磁場、磁感應強度和磁通量的概念，能運用安培定則判斷電流方向與磁場方向的關係。
• 理解電磁感應現象的本質，並能準確判斷產生感應電流的條件。
• 了解電磁波的形成、傳播特性及電磁波譜的分佈，識別能量量子化對現代物理的突破性意義。