普通物理

授課老師

課程試聽
吳國安
國立清華大學物理學系  教授
學歷:美國美國東北大學物理所博士

【經歷】
   國立清華大學物理系 助理教授(2011-2016)
   美國西北大學材料系 博士後研究員(2006-2010) 
 
【教學榮譽】
   國立清華大學101、104傑出教學獎
  
【研究領域】
 * 凝態理論 
 * 圖案形成/型態學 
 * 奈米計算材料科學 
 *
非線性物理 (生物諧振子同步化現象、生物物理)  
 * 高分子物理 


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課程大綱

人類對於周遭事物,如何隨時間與環境而變化,都充滿好奇心。我們要如何用物理學推敲出萬物的變化,或基於系統性的觀察而提出新的想法,這就是普通物理(一)的課程目標。那要如何養成研究問題的邏輯與方法呢?



【課程說明】
     What is this course about 
    人類對於周遭事物,如何隨時間與環境而變化,都充滿好奇心。我們要如何用物理學推敲出萬物的變化,或基於系統性的觀察而提出新的想法,這就是普通物理(ㄧ)的課程目標。那要如何養成研究問題的邏輯與方法呢?本課程以牛頓提出的力學為例,除了學習力學定律之外,也鼓勵同學探討牛頓提出這些理論的原因,同時思考章節之間的關聯性,例如在牛頓的向量力學架構下,已經可以解釋物體的運動,為何還需學習新的能量概念等等。
 
     課程內容涵蓋基礎牛頓力學、功與能量概念,在熟悉單粒子運動後,將建構簡單的多粒子系統(剛體)所遵守的物理規則(轉動運動),基於以上的物理知識,詳細探討日常生活中常見的物理現象,如重力、固體與流體、振盪、波動等。同時也將探討愛因斯坦為何會提出不同於牛頓力學的特殊相對論,以及在特殊相對論中架構下,為何在不同慣性座標系的觀察者們,對時間、空間的認知會有所不同。儘管已熟悉如何描述單顆粒子的運動(牛頓力學),仍不足以完整描述多粒子系統(如氣體),如何受到熱的影響而改變其狀態,所以我們會介紹熱力學的基本概念,分別從巨觀與微觀的角度來學習熱力學。
 

【課程教材】
       What is the teaching material
* 物理學系吳國安教授教學投影片
 
 
【參考資料】
      References
1.
The Feynman Lectures on Physics
2.

"Physics", Volume1, by R.Resnick, D.Halliday, and K. S. Krane.
3.

"University Physics", 2nd revised edition, by H. Benson.
 

 
【適用對象】
      Who is this course for
* 對生活中的物理現象有好奇心者 ,敬邀您一同探索日常生活中物理的奧秘!
 
 
【教學方式 】
      How does this course work
*
課程共 13章節,每一章節包含數個單元。
* 每單元為10~15分鐘的教學影片,針對單一概念講解,透過例題熟悉單元重點。
* 全程由授課教師精製之投影片,最佳化課程單元影片,提供融會貫通之學習效果。
*

著重物理定律背後的意義,及思索問題的邏輯性與一致性,在課堂外,希冀能思辨不同問題之間的共通性,舉一反三,解決問題。
* 希冀藉此平台討論課程中教師提問學生思考的問題。

 


 
【教學進度】
      What do you expect to learn in this course
1  動態系統與向量力學 
         —  從牛頓力學談起(向量力學)
2  功與能
         —  純量的角度來思考牛頓定律
3  位能與力學能守恆
         —  純量力學好簡單
4  線性動量
         —  守恆量與物理問題的簡化
5  多粒子系統 
         —  邁向真實世界的第一步
6 剛體轉動
        — 如何設計容易轉動的輪子
7  角動量
         — 如何設計容易轉動的輪子
8  重力與行星運動
         — 不會砸落在牛頓頭上的月球(但是蘋果會)
9  固體與流體
        — 巨觀的物理世界
10  振盪
        — 彈簧振盪*單擺運動*金融市場有關係嗎?
11  波動(力學波)
        —力學波的普世性
12  聲波
        — Sound waves for dummies
13  特殊相對論
        — 站在月台上的你似乎瘦了?!


 

  • 前往課程
    林碧珍 分數教學
    分數教學(Fractional teaching)
  • 前往課程
    李承龍 犯罪偵查科技
    犯罪偵查科技(Crime Investigation Technology) , 巨量資料的應用(Application of Big Data) , 犯罪防治(crime prevention) , 犯罪案例分析(analysis of criminal cases) , 雲端資料安全(cloud data security)
  • 前往課程
    焦傳金 生命科學一
    生命科學一(Life Science I) , 水化學(Chemistry of Water) , 能源和生命(Energy and Life) , 細胞信號(Cellular Signaling) , 孟德爾遺傳學(Mendelian Genetics)
  • 前往課程
    林秀豪 普通物理二
    普通物理 二General Physics (II) , 電荷與電場(Electric Charge and Electric Field) , 靜電勢能(electrostatic potential energy)
  • 前往課程
    許世壁 常微分方程二
    常微分方程二(Ordinary Differential Equations II) , 非線性系統的穩定性(Stability of Nonlinear Systems) , 行波解(Traveling Wave Solution) , 函數的方法(Method of Lyapunov Functions)
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    許世壁 常微分方程一
    常微分方程一(Ordinary Differential Equations I) , I.V.P.解的唯一性(Uniqueness of solutions of I.V.P.) , 延續方案(Continuation of solutions) , 微分不等式(Differential Inequalities) , 指數矩陣(Exponential Matrix) , 丹表(Jordan Form)
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    林秀豪 普通物理一
    普通物理一(General Physics I) , 洛倫茲變換(Lorentz Transformation) , 牛頓第二定律(Newton’s Second Law) , 簡諧運動(Simple Harmonic Motion) , 質量中心(Center of mass) , 能源守恆(Is Energy Always Conserved) , 保守力與勢能(Conservative Force and Potential Energy) , 轉動慣量(Moment of Inertia)
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    焦傳金 當代認知神經科學:腦與心智
    當代認知神經科學(Contemporary Cognitive Neuroscience) , 認知心理學(Cognitive Psychology) , 認知神經科學(Cognitive neuroscience) , 意識(Conscious) , 物理心理學(Physical Psychology) , 演化(Evolution) , 創造力(Creativity) , 腦科學 (Brain Science)
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