【人教版】高中物理 必修 第二冊

📚 內容摘要

本教材係人民教育出版社出版之高中物理必修系列第二冊，內容涵蓋拋體運動、圓周運動、萬有引力與宇宙航行以及機械能守恆定律四大核心模組。旨在協助學生建立科學的運動觀，掌握力學核心定律，了解物理學在天文學與航天領域之應用。

探索力學奧秘，從地面拋體跨越至宇宙航行。

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於2019年審核通過，獲首屆全國優秀教材二等獎

🎯 學習目標

1. 能說明曲線運動的速度方向及其產生條件。
2. 掌握運動合成與分解之矢量運算法則，並能在直角坐標系中定量描述平面運動。
3. 透過實驗證據確認平拋運動在水平方向為勻速直線運動，豎直方向為自由落體運動。
4. 理解運動學特徵：能定義並計算線速度、角速度、週期及轉速，掌握 v = \omega r 等物理量間之比例關係。
5. 掌握動力學原理：理解向心力之概念、來源及大小表達式（F_n = m\omega^2r = m\frac{v^2}{r}），並能透過實驗探究其規律。
6. 具備綜合分析能力：能分析變速圓周運動及一般曲線運動之受力特點，理解合力在法向（向心）與切向之作用效果。
7. 掌握規律：理解並能應用開普勒三定律描述天體運動，熟練運用萬有引力定律解決天體受力與運動問題。
8. 工程應用：掌握三大宇宙速度之物理意義，能計算天體質量及衛星軌道參數，了解人造衛星及載人航天之基本原理。
9. 物理觀念：認識牛頓力學之成就與適用範圍，初步建立相對論時空觀，理解時間與空間在高速運動下之相對性。
10. 能理解功之概念，準確判斷正功與負功，並計算恆力功及總功。

🔹 第一課：第五章：拋體運動規律與應用

概要： 本章節旨在引導學生由一維直線運動跨越至二維平面運動。核心思想是利用「運動的合成與分解」將複雜的曲線運動轉化為兩個相互獨立之直線運動，重點研究平拋運動之實驗探討及其動力學規律。

學習成果：

• 能說明曲線運動的速度方向及其產生條件。
• 掌握運動合成與分解之矢量運算法則，並能在直角坐標系中定量描述平面運動。
• 透過實驗證據確認平拋運動在水平方向為勻速直線運動，豎直方向為自由落體運動。

🔹 第二課：第六章：圓周運動及其動力學分析

概要： 本章節旨在引導學生從運動學與動力學兩維度理解圓周運動。透過線速度、角速度等物理量描述勻速圓周運動之特徵，深入探討向心力及向心加速度，並將其應用範圍擴展至一般曲線運動分析。

學習成果：

• 理解運動學特徵：能定義並計算線速度、角速度、週期及轉速，掌握 v = \omega r 等物理量間之比例關係。
• 掌握動力學原理：理解向心力之概念、來源及大小表達式，並能透過實驗探究其規律。
• 具備綜合分析能力：能分析變速圓周運動及一般曲線運動之受力特點，理解合力之法向與切向效果。

🔹 第三課：第七章：萬有引力定律與宇宙航行

概要： 本章節建構了從地面力學至天體物理之橋樑，涵蓋由開普勒定律至牛頓萬有引力定律之建立。介紹該理論在天體質量計算、衛星軌道參數及現代宇宙航行中之應用，並初步引入相對論時空觀。

學習成果：

• 掌握規律：理解並能應用開普勒三定律描述天體運動，熟練運用萬有引力定律解決天體受力與運動問題。
• 工程應用：掌握三大宇宙速度之物理意義，能計算天體質量及衛星軌道參數，了解載人航天之基本原理。
• 物理觀念：認識牛頓力學之成就與適用範圍，初步建立相對論時空觀，理解時間與空間之相對性。

🔹 第四課：第八章：機械能守恆定律及其驗證

概要： 本章節旨在引導學生理解功與能之關係，透過「功與功率」之學習建立能量轉化之基礎。核心內容圍繞「動能定理」與「機械能守恆定律」展開，透過理論推導與實驗驗證，掌握處理動力學之能量觀點。

學習成果：

• 能理解功之概念，準確判斷正功與負功，並計算恆力功及總功。
• 掌握動能定理及機械能守恆定律之內容與適用條件，能運用能量守恆思想解決複雜之物理過程問題。
• 學會透過實驗驗證機械能守恆定律，掌握實驗數據之處理方法及誤差分析。