不少同學在溫習物理時,已經理解課本中的概念,卻在面對試題時遇到另一個難關:知道題目在考甚麼,卻不確定應該選用哪一條公式。即使試卷附有公式表,也未必能立即判斷哪些已知條件有用、公式是否適用,以及應如何把概念轉化為解題步驟。
以下按 DSE Physics Paper 1 的【放射現象和核能】課題整理常用公式,並加入中英對照的適用情境及常犯錯誤。溫習時,不妨先讀情境,再嘗試選式及解釋原因,讓公式由需要背誦的內容,變成能夠實際運用的解題工具。
如何閱讀:★ 表示試卷公式表未直接提供的常用關係,亦包括需要結合其他關係推導的公式。無星號表示官方表已列出,或僅作代數移項/符號改寫(例如以加速度 a 簡寫 Δv/Δt)。星號不表示重要程度,也不是試卷的延伸部分標記。
範圍與符號:本表涵蓋 Paper 1 常用關係,包括相關延伸部分,並非整個課程的完整清單。數學變數以斜體表示,單位及函數名稱以正體表示。同一字母在不同課題可能代表不同量,例如 v 可代表速度或像距、A 可代表面積或活度,須按該列情境理解。
常犯錯誤的來源:附 [R1]–[R13] 的內容按考生表現報告改寫;其餘為根據公式條件整理的教學提醒,不代表考評局曾逐項作出相同評論。
放射現象和核能 Radioactivity and Nuclear Energy
先扣除背景計數,分清未衰變原子核數、活度與探測器計數率;核能題則先計算質量差。
公式 Formula | 適用情境 When to use | 常犯錯誤 Common mistakes |
扣除背景計數率 ★ Cnet = Cmeasured − Cbackground | 由探測器讀數求源本身引致的淨計數率,再比較衰變前後的比例。 Subtract background to obtain the source’s net count rate before comparing decay ratios. | 不能直接把含背景讀數減半;量度條件須保持一致,計數亦有隨機波動。 Do not halve a reading that includes background. Keep measurement conditions fixed and allow for random counting fluctuations. |
半衰期:逐次減半 ★ N / N0 = (½)t / T½ ★ A / A0 = Cnet / Cnet,0 = N / N0 | 對單一核素求經過若干個半衰期後的剩餘比例;計數率比例另須探測效率及幾何條件不變。 Find the remaining fraction for a single radionuclide. Count-rate ratios also require unchanged detection efficiency and geometry. | 剩餘比例不等於已衰變比例;經過兩個半衰期仍有四分之一未衰變。 The remaining fraction differs from the decayed fraction. One quarter remains after two half-lives. |
指數衰變、活度與衰變常數 N = N0 e−k t T½ = ln 2 / k A = k N | 求任意時間的未衰變原子核數或反推年代;k 是衰變常數,A 是每單位時間的衰變數。 Find the undecayed nuclei at any time or infer an age. k is the decay constant; A is the decay rate. | 定年時不要對調現時與初始讀數;N 是原子核數目,不是摩爾數。k 與 t 的單位須配對,求 Bq 時 k 用 s⁻¹。 [R9] Do not interchange current and initial readings in dating. N counts nuclei, not moles. Match units of k and t; for Bq, use k in s⁻¹. |
核方程的守恆關係 ★ 核子數:ΣAbefore = ΣAafter ★ 電荷數:ΣZbefore = ΣZafter | 配平 α、β⁻ 衰變及核反應;α 粒子的 A = 4、Z = 2,β⁻ 粒子的 A = 0、Z = −1。 Balance alpha/beta-minus decay and nuclear reactions: an alpha particle has A = 4, Z = 2; a beta-minus particle has A = 0, Z = −1. | β⁻ 衰變後子核的 Z 增加 1、A 不變;不要因為放出電子就把子核 Z 減 1。 In beta-minus decay, the daughter’s Z increases by 1 while A stays unchanged; electron emission does not decrease daughter Z. |
質能關係與核能釋放 ΔE = Δm c2 | 計算核反應釋出的能量時,Δm = 反應前總靜止質量 − 反應後總靜止質量;c 是真空光速。 For released nuclear energy, Δm is total rest mass before minus total rest mass after; c is the speed of light in vacuum. | 須計齊所有反應粒子的質量,不能把整個 α 粒子的質量當作質量差;留意 u 與 kg、J 與 MeV 的換算。 [R10] Account for all reaction particles; do not treat an alpha particle’s entire mass as the mass difference. Convert correctly between u and kg, and J and MeV. |
做題前,先問自己三個問題
- 要求甚麼、已知甚麼?先列出物理量和單位,再選擇能連繫它們的公式。
- 適用條件成立嗎?例如加速度是否恆定、氣體量是否不變、機械能是否守恆。
- 答案合理嗎?檢查方向、單位及數量級,例如效率不應超過 100%,並聯總電阻應小於各支路電阻。
單位提醒:代入 SI 形式的公式前,先統一 m、kg、s、A 等單位;氣體方程的溫度用 K。溫差可以用 K 或 °C;半衰期題亦可用年或分鐘,但衰變常數必須採用相應時間單位。
把概念理解轉化為解題能力
如果你已理解課堂內容,卻仍在選式、代入或判斷條件時反覆失分,溫習的重點可以由「再做更多題目」,進一步轉向「找出每一步為何這樣做」。明道的 DSE 物理課程配合不同學習階段,協助同學整理概念、辨認題型,並練習把物理知識應用於試題。
本文為重新整理的教學內容,並非考評局官方公式表。
把概念理解轉化為解題能力
如果識概念但仍反覆失分,明道 DSE Physics By Topic 影片課程系列 跟課題拆片,想鞏固電和磁可以直接揀嚟睇。
本文為重新整理的教學內容,並非考評局官方公式表。
想免費試堂?👉WhatsApp 明道查詢
