【人民教育版】高校物理 選択必修 第三册
この教科書は、普通高校物理の選択必修シリーズ第3冊で、分子運動論、物質の状態とその変化、熱力学の法則、原子構造、波粒二重性、および原子核物理学などの主要な内容を深く探求し、学生の物理学の核心的素養を高めることを目的としています。
コース概要
📚 コンテンツ概要
本教科書は、普通高校物理選択必修シリーズ第3巻であり、分子運動論、物質の状態とその変化、熱力学法則、原子構造、波粒二重性および原子核物理学などの核心的な内容を深く探求し、学生の物理的学力の中心的素養を高めることを目的としています。
巨視的な熱学と微視的な量子の謎を解き明かし、物理世界の根本的な法則を掌握する。
著者: 彭前程、黄恕伯
謝辞: 国家教材委員会専門委員会による審査承認（2019年）
🎯 学習目標
- 微視的構成の理解：分子運動論の基本的内容を説明でき、アボガドロ定数に関する計算および油膜法による分子サイズの推定原理を習得する。
- 運動と力の分析：ブラウン運動と熱運動の違いを区別し、分子間の引力および斥力が距離に応じてどのように変化するかを記述できる。
- 統計的法則の習得：統計的観点から気体圧力の微視的起源を説明し、温度が分子速度分布図に与える影響を分析できる。
- ボイルの法則、シャルルの法則、ゲイ・リュサックの法則を理解し、実際の気体状態変化問題に熟练して適用できる。
- 理想気体状態方程式（\frac{pV}{T}=C）を習得し、微視的観点から気体圧力の発生原因を説明できる。
- 晶体と非晶質の物理的性質の違いを区別でき、晶体の微視的構造における対称性と異方性の理解を深める。
- 力学的仕事、熱量、内部エネルギーの変化の関係を理解し、熱力学第一法則の式 \Delta U = Q + W を把握し、定量的な計算が可能である。
- エネルギーの変換と方向性の観点から、第一種および第二種の永久機関がなぜ作成不可能かを説明できる。
- 熱力学第二法則のクラウジウス表現とケルビン表現を理解し、自然な巨視的過程の方向性およびエントロピー増大の原理を認識する。
- エネルギー量子、光子、準位といった核心的な量子化概念を理解し、プランクの公式およびアインシュタインの光電効果方程式を用いて物理的問題を解決できる。
レッスン 共 5 课时 · 预计 15.0h
レッスン
Lesson
This lesson introduces the molecular kinetic theory, explaining that matter is composed of discrete particles in constant, random thermal motion. Students learn to bridge the gap between microscopic and macroscopic scales through the Avogadro constant, the oil film experiment for estimating molecular size, and the analysis of Brownian motion as evidence of molecular activity.
本课程介绍了热力学温标的物理意义及其与摄氏温标的换算关系，并深入探讨了玻意耳定律、查理定律和盖-吕萨克定律等气体实验定律。通过引入理想气体模型，课程帮助学生理解如何利用科学抽象简化复杂物理过程，并掌握在不同宏观条件下分析气体状态变化的方法。
This lesson explores the fundamental equivalence between mechanical work and heat transfer in changing a system's internal energy, as established by Joule's experiments. Students will learn to apply the First Law of Thermodynamics ($\Delta U = Q + W$) to analyze energy conservation and track energy transformations in various physical processes.
This lesson explores the transition from classical physics to quantum theory by examining blackbody radiation, the photoelectric effect, and Einstein’s photon hypothesis. Students will learn how the concepts of energy quantization and the photon model resolve the failures of classical wave theory, enabling a deeper understanding of light-matter interactions and atomic structure.
本节课深入探讨了量子物理与原子核物理的核心概念，重点解析了德布罗意物质波的微观波动性及其在芯片技术中的应用，并详细阐述了天然放射性现象、三种射线的特征以及核反应方程中必须遵循的电荷数与质量数守恒定律。通过学习，学生能够理解微观粒子行为与宏观物理现象的内在联系，并掌握核衰变与核反应的定量分析方法。