IB Physics 課程介紹 在數據驅動與科技快速發展的時代，物理學在解決現實問題與推動創新中扮演著不可或缺的角色。國際文憑 (IB) 大學預科課程 (DP) 提供完整的物理學課程，以滿足不同學生在需求、興趣與能力上的差異。IB Physics 課程專為對自然現象背後的原理感到好奇，並期望理解宇宙運作方式的學生而設計。該課程涵蓋從基本的運動學與能量守恆到先進的量子物理與相對論，強調理論知識與實驗技能的結合，適合未來計畫在工程、醫學、科技研究及環境科學等領域發展的學生。
課程特色與學習目標 IB Physics 課程強調物理學在現實世界中的應用，並著重於數據分析、物理建模及科技工具的運用。學生將學習如何將物理概念應用於實際情境中，利用適當的方法來分析、解釋與解決問題。此外，課程鼓勵學生發展批判性思維與創造性解決問題的能力，並培養在多元學科與真實環境中靈活應用物理知識的技巧。
課程核心目標 培養對物理學的興趣： 理解物理在現代社會中的價值及其對科技發展的貢獻。發展數據分析與物理建模能力： 能夠分析現實世界中的物理問題並提出解決方案。熟練運用科技工具： 使用圖形計算機、模擬軟體及實驗儀器來探索物理概念，提升解釋與表達能力。強化邏輯推理與批判性思維： 應用物理原理於跨學科情境，培養解決複雜問題的能力。理解物理與其他學科的聯繫： 探索物理如何影響並與科技、工程、生物醫學及環境科學等領域相結合。
技能發展與應用 課程設計涵蓋科學探究、實驗設計及科技應用，協助學生掌握物理學在多元領域中的實務應用。學生將學習如何進行精確的數據收集與分析，設計並執行科學實驗，並透過科技工具進行物理現象的模擬與探討。此外，課程還強調跨學科合作與溝通能力的培養，確保學生在面對全球性挑戰時，能夠以創新且科學的方法提出解決方案。
課程內容與學習時數 Physics 課程分為 Standard Level 與 Higher Level 兩種，其中 HL 內容更深入、更具挑戰性。課程涵蓋以下六大領域：
課程領域 內容主題 SL 推薦時數 (小時) HL 推薦時數 (小時) 空間、時間與運動 運動學、力與動量、功與能量、**剛體力學、**相對論 27 42 物質的粒子性質 熱能轉移、溫室效應、氣體定律、**熱力學、電流與電路 24 32 波動行為 *簡諧運動、波動模型、*波動現象、駐波與共振、*多普勒效應 17 29 場的理論 *重力場、*電場與磁場、電磁場中的運動、**電磁感應 19 38 核子與量子物理 *原子結構、**量子物理、*放射性衰變、核分裂與聚變、恆星與宇宙 23 39 實驗課程與科學探究 實驗技能、合作科學項目、科學研究與報告撰寫 40 60
* should be taught to all students plus additional HL content
** should only be taught to HL students
評估方式 IB Physics 課程的最終評分由外部考試 (External Assessment) 與內部評估 (Internal Assessment, IA) 組成。考試內容涵蓋短答題與延伸應用題，要求學生展示計算能力與數學推理能力。
評估類型 評估格式 時間 (小時) 成績比重 (%) SL HL 外部評估 Paper 1A: 選擇題 SL: 共 1.5 共 36% ✔ ✔ Paper 1B: 數據分析題 SL: 共 1.5 共 36% ✔ ✔ Paper 2: 短答題與延伸應用題 SL: 1.5 44% ✔ ✔ 內部評估 科學探究報告 (不超過 3,000 字) SL: 10 20% ✔ ✔
內部評估 (IA) 允許學生選擇一個科學主題進行研究，撰寫報告，並展示其對科學的理解與應用能力。
適合選擇 Physics 的學生 對自然現象充滿好奇心 對於了解宇宙如何運作、探究物理法則及自然現象的成因感到興趣
喜歡探索日常生活中看似簡單卻有深刻物理原理的問題
擅長邏輯推理與數學應用 能夠進行嚴謹的數學計算與邏輯分析，並將數學概念應用於物理問題中
喜歡解決複雜的問題並挑戰具有挑戰性的題目，例如使用公式分析運動或計算能量轉換
享受動手實驗與探究 喜歡在實驗中觀察現象、收集數據並透過分析獲得結論
樂於操作實驗設備，並對解釋實驗結果和改進方法有熱情
關心科技與社會議題 對現代科技如再生能源、太空探索、量子計算及人工智慧有濃厚興趣
希望了解物理學在解決全球挑戰（如氣候變遷、能源危機）中的角色
具備跨學科思維 喜歡將物理知識與其他科學領域（如化學、生物學、工程學或電腦科學）結合，並將理論知識應用於真實世界問題
希望未來進入工程、醫學、數據科學或科技研發等專業領域
目標明確且有自我驅動力 計畫在大學主修物理學、工程、數學、醫學、資訊科技或環境科學等相關學科
能夠自我管理學習進度，並對挑戰性課程有高度承諾
學習建議 學習 IB Physics 需要扎實的數學與物理基礎，以及有效的學習策略。以下是一些學習建議，希望能幫助你在這門課程中取得成功：
🔍 掌握概念並靈活應用 IB Physics 強調物理概念在現實世界中的應用，而不僅僅是公式的記憶與計算。學習時，除了熟記公式外，還需理解其背後的物理意義、用途以及與其他概念之間的關聯。試著透過實際案例、圖表和數據分析來解釋物理現象，以培養在不同情境中靈活運用知識的能力。
📝 定期練習與複習 物理學需要透過不斷的練習來鞏固理解。制定明確的學習計劃，包括完成練習題和歷屆試題，以熟悉不同的題型和考試模式。定期複習不僅有助於鞏固長期記憶，還能幫助你掌握物理概念之間的相互聯繫。
🧪 善用工具與資源 IB Physics 鼓勵使用各類科技工具以提升學習效率，例如：
數據分析軟體： 用於實驗結果分析和圖表繪製。圖形計算機 (GDC)： 協助進行複雜的數學計算和模擬。模擬平台： 例如 PhET Interactive Simulations ，用於直觀理解抽象概念如電磁場和量子效應。
🌐 發展科學探究與建模能力 IB Physics 涵蓋許多需要數據分析和物理建模的主題。你可以透過觀察現實生活中的現象來提升這些技能，例如：
分析日常生活中的運動學問題，例如車輛加速度。
使用數據分析來研究氣候變化或能源效率。
應用建模工具預測物理系統的行為，如擺動運動或電路反應。
📚 探求額外資源 除了教科書外，積極尋找其他學習資源，如線上課程、科學期刊、教學影片和模擬工具，有助於更深入理解複雜概念並獲得更多實踐經驗。
⏰ 管理時間與壓力 IB Physics 課程內容廣泛且具有挑戰性。制定切實可行的學習計劃並合理分配時間是關鍵，避免臨時抱佛腳所帶來的壓力。可以透過每日小目標和定期進度檢查來保持學習節奏。
🤝 與老師與同儕保持溝通 積極與物理老師討論課堂內容和學習挑戰，尋求反饋與指導。與同學組成學習小組可以促進不同觀點的交流，並提升問題解決的能力。
📝 關注 IA (內部評估) IA 是 IB Physics 的重要組成部分，要求學生進行獨立的科學探究。選擇一個你感興趣且具挑戰性的主題，確保研究過程嚴謹、實驗設計完整、數據分析充分，並且結論具備說服力。
✨ 保持好奇心與熱情 對物理保持好奇心是學習成功的關鍵。主動探索課程之外的物理問題，如最新的科技發展、太空探索或能源議題，不僅能增強學習動力，還有助於培養創造性思維和批判性分析能力。
課程詳細內容 （參考 Oxford 教科書）
A 空間、時間與運動 (Space, time and motion) A.1 運動學 (Kinematics)
A.2 力與動量 (Forces and momentum)
A.3 功、能量與功率 (Work, energy and power)
A.4 剛體力學 (Rigid body mechanics)
A.5 伽利略與狹義相對論 (Galilean and special relativity)
B 物質的粒子性質 (The particulate nature of matter) B.1 熱能轉移 (Thermal energy transfers)
B.2 溫室效應 (Greenhouse effect)
B.3 氣體定律 (Gas laws)
B.4 熱力學 (Thermodynamics)
B.5 電流與電路 (Current and circuits)
物理工具 (Tools for physics) 物理數學工具 (Mathematical tools for physics)
物理實驗工具 (Experimental tools for physics)
數據分析與物理建模 (Data analysis and modelling physics)
C 波動行為 (Wave behaviour) C.1 簡諧運動 (Simple harmonic motion)
C.2 波動模型 (Wave model)
C.3 波動現象 (Wave phenomena)
C.4 駐波與共振 (Standing waves and resonance)
C.5 多普勒效應 (Doppler effect)
D 場 (Fields) D.1 重力場 (Gravitational fields)
D.2 電場與磁場 (Electric and magnetic fields)
D.3 電磁場中的運動 (Motion in electromagnetic fields)
D.4 電磁感應 (Induction)
E 核子與量子物理 (Nuclear and quantum physics) E.1 原子結構 (Structure of the atom)
E.2 量子物理 (Quantum physics)
E.3 放射性衰變 (Radioactive decay)
E.4 核分裂 (Fission)
E.5 核融合與恆星 (Fusion and stars)
IB Physics 範例題 The Sun has a radius of 7.0 × 108 m and is a distance 1.5 × 1011 m from Earth. The surface temperature of the Sun is 5800 K.Show that the intensity of the solar radiation incident on the upper atmosphere of Earth is approximately 1400 W m−2 .
The albedo of the atmosphere is 0.30. Deduce that the average intensity over the entire surface of Earth is 245 W m−2 .
Estimate the average surface temperature of Earth.
The average temperature of ocean surface water is 289 K. Oceans behave as black bodies.Show that the intensity radiated by the oceans is about 400 W m−2 .
Explain why some of this radiation is returned to the oceans from the atmosphere.
The intensity in b. returned to the oceans is 330 W m−2 . The intensity of the solar radiation incident on the oceans is 170 W m−2 .Calculate the additional intensity that must be lost by the oceans so that the water temperature remains constant.
Suggest a mechanism by which the additional intensity can be lost. 
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