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3D理化遊樂場I:玩出理化高手(附配合國中理化課程的3D實驗動畫光碟)

3D理化遊樂場I:玩出理化高手(附配合國中理化課程的3D實驗動畫光碟)

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內容簡介

  看秘笈、玩動畫、優游理化世界!

  走進遊樂場是什麼心情?是不是既興奮又期待?如果我們不是「學」理化,而是可以「玩」理化,那該有多好?

  理化就是物理與化學的合稱,大多數人聽到這兩門學科,難免心中一驚。有些人因為求學時受過「學習傷害」;有些人則認為這兩門學科高深莫測,不容易懂。其實這兩門學科所要學的對象,就隱藏在日常生活中。本書把理化與生活常識連接,輔以精緻的3D動畫,讓以往學習上的困難與盲點能一掃而光!

作者簡介
  江彥雄,國立成功大學畢業,美國佛羅里達大學化工博士。曾任美國喬治華盛頓大學、賓州大學客座教授。目前為中華綜合發展研究院高級研究員兼教授。從事物理化學研究、教學工作四十餘年,著有《苯的基本性質及有害特性》、《廢能源再利用》、《有害廢棄物處理手冊》等。發表過的學術論文達40餘篇。
  林金昇,國立台灣大學畢業,台大環境工程研究所碩士。曾任行政院環保小組研究員,從事環境資源保育及研究多年。著有《我們只有一個地球:談世界環境問題》、《享受呼吸是最愛:談空氣污染》、《盼清香永久撲鼻:談惡臭公害》、《讓濁流再澄清:談水汙染防治》、《光合菌處理高濃度有機廢水之研究》等,譯有《飲用水與健康》。
  陳偉民,國立台灣師範大學畢業,現任國立新莊高中化學教師。長期參與教科書編寫與課程規劃,課餘之暇,從事通俗科學寫作,作品散見《發現》、《青年世紀》、《幼獅少年》等雜誌,著有《智多星出擊》第一、二冊、《誰殺了大恐龍》、《天才小玩子》及《創意教學——理化篇》(與祁明輝合著)。

動畫製作簡介
  鐘世凱,國立台灣大學畢業,美國喬治華盛頓大學電腦科學博士。曾任美國數位影像協會(ACM SIGGRAPH)台北分會會長。目前擔任國立台灣藝術大學多媒體動畫藝術研究所助理教授。從事3D動畫製作,虛擬實境研究多年,為國內少數具自然科學基礎的動畫科技菁英。
  三鏑動畫科技公司,2001年三鏑動畫科技公司成立之初,即懷抱「寓科技於玩心」的創設理念,企圖以先進的動畫技術,改變生活與工作的舊思維。耗時兩年餘完成的《3D理化遊樂場》,就是秉持理念,把學習融入快樂與遊戲的氣氛。除了學習領域,三鏑公司目前也嘗試把電腦動畫技術,運用在工程建設、水理分析、電腦地圖、新科技開發模擬製作等全新領域中。目前實際負責技術執行的有張明中、潘世傑兩位3D動畫師。

 

目錄

推薦序 3D理化遊樂場導覽

  • 第0章 走進大門——遨遊理化世界
    0-1 為什麼該學理化?
    0-2 科學的研究步驟
    0-3 做實驗最常犯的錯誤
    0-4 精確的度量
  • 看動畫‧學理化動畫
    0-1:正確用燒杯加熱的方法動畫
    0-2:正確稀釋硫酸的方法動畫
    0-3:正確的酒精燈點火方法
  • 第1章 廚房——物質的分類與變化1-1 物質的變化
    1-2 純物質與混合物
    1-3 物質三態
  • 看動畫‧學理化動畫
    1-1:水的三態實驗動畫
    1-2:酒精的蒸發實驗
  • 動動手‧動動腦
  • 第2章 噴水池——水
    2-1 水的密度
    2-2 水溶液
    2-3 水汙染
  • 看動畫‧學理化
    動畫2-1:水的密度測量實驗
    動畫2-2:水的體積變化實驗
    動畫2-3:食鹽溶於水實驗
  • 動動手‧動動腦
  • 第3章 熱氣球——空氣
    3-1 空氣的組成
    3-2 氧氣
    3-3 二氧化碳
    3-4 空氣汙染
  • 看動畫‧學理化
    動畫3-1:空氣的成分實驗
    動畫3-2:氧氣的製造與收集實驗
    動畫3-3:二氧化碳的製造與收集實驗
    動畫3-4:二氧化碳的不可助燃實驗
    動畫3-5:二氧化碳的判別實驗
    動畫3-6:空氣汙染
  • 動動手‧動動腦
  • 第4章 紀念品店——元素與週期表
    4-1 元素
    4-2 常見的元素
    4-3 原子與分子
    4-4 週期表
  • 看動畫‧學理化
    動畫4-1:磷與硫的分子結構
    動畫4-2:水分子的形狀
  • 動動手‧動動腦
  • 第5章 積木館——原子與化學反應原子
    5-1 原子結構
    5-2 原子量與分子量
    5-3 莫耳化學反應
    5-4 化學反應的現象
    5-5 氧化與燃燒
    5-6 化學式與反應式
    5-7 粒子觀點
    5-8 反應速率與化學平衡
  • 看動畫‧學理化
    動畫5-1:原子模型
    動畫5-2:質量守恆定律實驗
    動畫5-3:鈉與銅的燃燒反應實驗
    動畫5-4:冰、水、水蒸氣的結構
    動畫5-5:甲烷的立體模型與燃燒
    動畫5-6:溴水的可逆反應實驗
  • 動動手‧動動腦
  • 第6章 魔術館——電解質
    6-1 電解質
    6-2 酸與鹼
    6-3 酸與鹼的濃度
    6-4 酸鹼中和
    6-5 電流的化學反應
    6-6 電鍍
  • 看動畫‧學理化
    動畫6-1:電解質的導電實驗
    動畫6-2:氯化氫的噴泉實驗
    動畫6-3:酸鹼中和實驗
    動畫6-4:水的電解反應實驗
    動畫6-5:硫酸銅水溶液的電解實驗
    動畫6-6:電鍍實驗
  • 動動手‧動動腦
  • 第7章 彩虹球池——碳化學
    7-1 有機化合物
    7-2 常見的有機化合物
    7-3 聚合物
    7-4 皂化
  • 看動畫‧學理化
    動畫7-1:原油的提煉
    動畫7-2:常見有機化合物的結構
    動畫7-3:聚氯乙烯的結構
    動畫7-4:清潔劑的去汙原理
  • 動動手‧動動腦
  • 第8章 田徑場——直線運動
    8-1 時間
    8-2 路徑與位移
    8-3 速度
    8-4 加速度
  • 看動畫‧學理化
    動畫8-1:單擺的週期測量實驗
    動畫8-2:等加速度運動實驗
  • 動動手‧動動腦
  • 第9章 拔河館——力
    9-1 力是什麼?
    9-2 力的測量
    9-3 兩力平衡
    9-4 浮力
    9-5 壓力
  • 看動畫‧學理化
    動畫9-1:力的效應實驗
    動畫9-2:彈簧秤的兩力平衡實驗
    動畫9-3:水與酒精的浮力實驗
    動畫9-4:噴泉實驗
    動畫9-5:馬德堡半球實驗
    動畫9-6:托里切利實驗
  • 動動手‧動動腦
  • 第10章 蹺蹺板——力與運動
    10-1 兩力的合成
    10-2 力矩與槓桿原理
    10-3 牛頓第一運動定律
    10-4 牛頓第二運動定律
    10-5 牛頓第三運動定律
  • 看動畫‧學理化
    動畫10-1:引體向上的力合成實驗
    動畫10-2:加利略的慣性定律實驗
    動畫10-3:慣性定律實驗

動動手‧動動腦

繪圖及圖片來源

 

  什麼是理化?理化就是物理與化學的合稱。大多數人聽到這物理、化學,難免心中一驚。有些人因為在校時受過「學習傷害」;有些人則認為這兩門學科高深莫測,不容易懂。其實物理與化學所要學的對象,就隱藏在我們日常生活中。以往大家都覺得理化不容易學,這是因為過去的教育注重知識的灌輸,而缺少實際觀察與動手的機會,《3D理化遊樂場I、II》編寫的目的,是要把理化與生活常識連接起來,輔以3D實驗動畫,讓以往學習上的困難與盲點一掃而光,希望每一位讀者,逛完《3D理化遊樂場I、II》後,都能真正理解理化的各項學理,而不是只背了一大堆的名詞。

0-1 為什麼該學理化?
  如果你有正確的理化知識,那麼你一定是聰明的消費者,理性的公民,最重要的是,你也有潛力成為具有強烈好奇心的快樂現代人!舉例來說,某家洗車業者的招牌上寫著:「一般洗車100元」旁邊另一家洗車業者的招牌寫著:「水分子洗車120元」,一定會有消費者誤以為,水分子洗車與一般洗車是不一樣的,但是稍懂理化常識的人就知道,所有的水都是由水分子構成的,水分子洗車並沒有什麼特別,當然沒有理由要加價囉!社會上的公民,如果人人都能理性思考,那騙徒就無所遁形了!
  其實理化說穿了,就是研究、了解大自然以及弄明白物質與能量的科學。為了分門別類,有系統理解大自然現象,所以把理化分成物理與化學這兩大基礎學科。其中的物理學,主要是探討自然界裡包括聲、光、熱、電以及力等主要領域的科學,而化學則是含蓋了物質的結構、組成、特性、變化,以及物質間之反應的科學。
  你可以拿起本書附上的光碟片瞧瞧,若在光線的反射下細細觀察,一定會發現它的表面有五彩繽紛的燦爛條紋。但是,你是否知道這片重量不到20公克的光碟,當初在工廠製造時,是由第一片母片開始,先由工程師利用物理及化學方法蝕刻成60億個坑洞,並在光碟上排成螺旋環狀,然後經過反覆數次翻模,最後把原料射入模型中,才能製造出大量與母片有一模一樣坑洞的塑膠片。接著,還要在上面覆蓋金屬(金、銀、銅或鋁)薄膜,你看到的光碟片如果是銀白色的大多是鋁膜,如果是金色黃的大多是銅膜。而金屬薄膜上還要再覆蓋塑膠,最後再背後印刷標題與圖案,才變成你手上這片光碟。如果你把它輕輕的放入光碟機中叫出檔案,裡面可以儲存約3億個中文字,相當於一套百科全書。
  為什麼會如此神奇?其實光碟片上每一個坑洞的高低,都代表著不一樣的信號,這些信號組合起來,就可定義為特定的顏色、音頻或是文字,所以當光碟機用雷射光束去掃瞄這些坑洞,並透過機器解讀這些訊號所代表的意義,就能把空洞記號還原成情節精采的電影、旋律動聽的歌曲,或者是感人的文章。
  當然只要像打鑰匙一樣,照著光碟上面的坑洞依樣蝕刻,就可以輕易複製出一模一樣的產品。如果要大量壓製光碟,更要經過上述製模、壓製等過程,每一個步驟都涉及物理與化學的原理,其中涉及的材料如塑膠、鋁箔或銅箔等更是化學家深入研究後才選擇的物質。

  這些日常生活隨手可得的材料,處處都蘊藏著理化的原理,精采無比!

  現在,你是不是做好熱身,準備與我們一起遨遊這神奇的知識殿堂了呢?

0-2 科學的研究步驟
  在正式進入學習的階段之前,必須先學會蹲馬步的基本動作,也就是熟練科學研究的三步驟:觀察、假設與實驗。如果研究科學的方法或態度不正確,很可能會得出似是而非的答案,所以對任何簡單的理化現象,都不可輕易遽下結論。
  例如夏天午後天氣很悶熱時,老人家往往會說:「快下雨了!」因為這是老人家累積了多年的觀察得到的經驗,所以往往很準確。但是你可不要倒因為果,認為是因為天氣悶熱才導致下雨,其實是因為天空的水蒸氣凝結成雨的過程會放出熱,才會導致氣溫上升。接下來就來好好討論這科學研究三步驟。

做觀察:
  這是科學研究最基本的功夫。科學家會透過敏銳的觀察力,來解開自然界奧祕。傳說中,牛頓(Isaac Newton, 1642-1727)因為觀察到蘋果從樹上掉下來,而發現萬有引力定律。而所謂的觀察,又可細分為定性觀察與定量觀察兩種。例如「水是液體」、「冰是固體」這類的觀察,不涉及數值,就是定性觀察。而定量觀察則必須包含數字與單位,例如「水加熱至100℃時會沸騰」、或是「100 c.c的水,質量是100公克」,這些都是屬於定量觀察。

提出假設:
  在觀察之後,接著就要針對觀察到的現象提出可能的解釋,在還沒有經過實驗證實之前,一切的理論都還是處於假設階段。

做實驗:
  有了假設之後,接下來就要設計實驗,來驗證並支持假設的成立。如果實驗推翻了假設的可能性,就必須重新回到前一個步驟,提出新的假設。

  一般而言,唯有透過仔細的觀察與思考,加上實驗,才是學好理化的不二法門。

陳偉民、林金昇、江彥雄 (摘自本書第0章)

 

詳細資料

  • ISBN:9864172522
  • 叢書系列:科學天地
  • 規格:平裝 / 287頁 / 20.5 x 20 cm / 普通級 / 全彩印刷 / 初版
  • 出版地:台灣

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