一、前言
111 學年度分科測驗物理考科係依據 108 學年度實施之「十二年國民基本教育課程綱要國民中小學暨普通型高級中等學校—自然科學領域」（以下簡稱自然領綱）之第五學習階段—物理科學習內容命題。全卷共 26 題，分為兩個部分。第壹部分為選擇題，其中單選題有 11 題，每題 3 分，多選題有 7 題，每題 5 分，共計 18 題，占 68 分；第貳部分為混合題或非選擇題，共有三大題的題組，每一大題 9~13 分不等，占 32 分。
本次試卷取材多元化，簡化答題所需的計算，強調物理觀念的融會貫通。試題的情境多為生活常見現象或科學上的應用，考驗考生對題意的準確理解與靈活思考。考生作答過程中，不僅印證課堂所學的知識，亦能理解所學概念在生活與科學上的實際應用性。以下為本次物理考科試題特色的分析與說明。
二、試題特色
（一）試卷取材範圍廣泛，結合生活與科學的實際應用
本次試卷試題取材多元化，有測驗基本概念的試題，例如第 1 題測驗力學常用單位 1.0 N 的基本定義、第 22 題測驗光子能量的基本定義；也有進一步引用物理在生活與科學上的實際應用，讓考生在作答中能印證所學物理概念內容。
兩車在行進間如何保持安全距離，才不至於相互追撞，是生活上常見的問題。第 3 題以汽車駕駛在見到腳踏車之後減速，需有多大的加速度量值才不會撞上腳踏車。該題的選項設計是以列出關係式來呈現，並於題幹末段提醒考生在等速度運動的坐標系中，牛頓運動定律都能成立。這樣的引導與選項設計是以評量物理觀念為主，不涉及複雜計算，並提醒考生以相對運動來考慮此類問題是比較直接容易的作法。
載流導線會在磁場中受力，此項特性除了可以被用來設計電動機，也可以被用來設計核熔合反應器。第 15 題說明中空圓筒形導體中的電流所產生的磁場，會對其載流粒子施加磁力，考生應用載流導線在磁場中受力的概念，可推得載流粒子所受淨力方向為沿半徑指向筒內，且圓筒上電流越大，載流粒子所受淨力量值越大。前述現象即為核熔合反應器內迫使電漿粒子互相接近聚集在一起的原理。
由於新冠肺炎的流行，常見在餐廳的桌面上豎立壓克力板，以防止用餐時飛沫的傳播。第 16 題引用此生活情境，測驗光線經過壓克力板折射後，是如何影響眼睛所見壓克力板後影像的距離變化。
（二）試卷中的科學素養題型呼應 108 課綱核心素養理念
在 108 課綱的「核心素養」理念下，物理科試題設計除了測驗基本觀念，更著重於評量考生閱讀理解、圖表判讀、邏輯分析與推理、表達說明，進而解決問題的能力。
在太空中透過內部有氣泡的水球看物體時，會看到有倒立與正立的像同時出現的情況。第 10 題在題幹中分別提供光線通過不同條件水球的成像情況：1.近軸光線由空氣入射實心水球後，會得到匯聚的光線，這些光線射入眼睛可得物體的倒立實像；2.近軸光線由水中入射空氣泡再射入水中，會使光線發散，這些光線射入眼睛可得物體的正立虛像。作答該題時，考生需閱讀並分析題幹中對於光線入射含有空氣泡水球的不同部分後的折射情況，進而推知答案。
James Webb 太空望遠鏡在 2021 年 12 月升空後，回傳大量太空中的影像，對於探究宇宙的初生極為重要。第 19-21 題的題組是針對日－地系統，利用繞質心之圓周運動的基本概念，來介紹 JWST 所在的拉格朗日點，使學生活用所學的力學與熱學知識於試題中情境，並經由推理獲得答案。該題組先以第 19 題（得分率 67%、鑑別度 0.32）引導考生理解地球以日、地間的重力 
為向心力，繞日-地系統質心 C，做角速率 
、半徑為 
的圓周運動。第 20 題（得分率 38%、鑑別度 0.51）測驗考生是否能承續第 19 題，推論單位質量的物體在
點以日、地的重力 
為向心力，繞日-地系統質心 C，做角速率 、半徑為 
的圓周運動。第 21 題（得分率 33%、鑑別度 0.23）則是以非選擇題形式測驗考生以「避免其他熱輻射源的干擾，以觀察廣闊範圍內來自宇宙各處的微弱紅外線信號」的觀點，論述
比
所具有的優勢。該題組的設計是逐步引導考生作答，試題測驗內容呈現由簡入深的趨勢，為素養導向試題提供命題方向良好的示例。
（三）實驗題測驗面向完整
第 22-24 題題組評量光電效應之實驗裝置，並引用物理史上密立根實驗數據，讓考生進行數據分析，以驗證愛因斯坦所提出之光量子論。這道題組以拼圖式的模式測驗實驗電路元件如何連接，與以往畫電路圖的題型大不相同。該題組亦測驗欲估測普朗克常數對基本電荷的比值
，應如何進行測量。另外，該題組重現密立根光電效應實驗結果，讓考生以密立根在 1916 年發表的實驗數據，推算截止電壓為何。故此題組包含實驗原理、實驗裝置與數據分析等，測驗內容的面向相當完整。
（四）探究與實作題取材新穎，呼應 108 課綱自然領域探究與實作課程設計
此次試卷中的第 25-26 題題組屬於探究與實作題，該題組將波的繞射現象應用於瑞立矩形開口擴音器的設計。題幹敘述中先提示聲波與光波的繞射原理相同，適用於相同的公式，讓學生將所學光波的繞射原理擴充應用到聲波的繞射。第 25 題是單選題，該題將人的嘴巴近似為矩形擴音器，並測驗聲波由人嘴向外傳播時可達張角為 180°，此題達到提示與引導的作用。第 26 題為非選擇題，測驗考生是否能分析題幹中對於聲波傳播張角的相關敘述，建立預測經過矩形擴音器的聲波在水平方向的分散角度大於垂直方向的分散角度的模型，並進一步評量如何設計實驗驗證前述模型。此題組測驗論證建模的過程，是相當創新的題型，更呼應了 108 課綱自然領域探究與實作課程設計。
三、回饋高中的教與學
（一）重視基本定義的理解與物理概念的融會貫通
對於自然界中物理現象的理解與描述，需要定義基本量，再繼續衍伸出相關的導出量，再結合邏輯推理或是透過實驗，找出物理量與物理量之間的關聯。例如什麼是質量，而什麼是重量？質量與重量有什麼不同？力又跟質量有什麼關係？因此物理的基本定義、觀念與公式為相輔相成，缺一不可。
此外，整合數個物理觀念於一個情境中也日趨重要，例如今年試卷中對於 James Webb 太空望遠鏡拉格朗日點的選擇，要能綜合應用考生所學的力學與熱學相關概念。考生若能理解日常生活中的物理現象或是科學在生活中的應用，就會發現牽涉到許多物理觀念其實是環環相扣，因此學習物理的過程中，物理觀念的融會貫通及整合是相當重要的。
（二）實驗及探究能力培養
在 108 課綱中，自然領綱已將探究與實作課程內容列入必修學分，包含發現問題、規劃與研究、論證與建模，表達與分享；另外，再結合必修物理的科學態度與科學方法，使得探究與實作的內涵在學習上更加完整。在經歷完整的實驗探究過程中，可以提升科學方法與探究能力。實驗可以是自行設計的主題，也可以是課本內的實驗，好好思考實驗的設計，各種變因，每個步驟所代表的意義，器材如何架設，相關電路如何連接，要量測何種物理量，數據如何分析，是否合乎理論模型，在實作的過程中將所學的科學方法應用於未知的實驗或實作情境，對於探究能力的培養將會有很大的幫助。
四、結語
綜觀上述，本次分科測驗物理考科試卷取材範圍廣泛，結合生活與科學的實際應用，試題兼顧基本觀念與素養導向的評量，著重物理觀念的融會貫通與靈活思考。此外，素養導向試題與探究與實作試題更呼應了 108 課綱核心素養理念。
日常生活中常常應用各項物理原理，例如區間測速涉及運動學，壓克力隔板造成桌面格線的位移與光的折射有關、太陽能發電應用了光電效應、衛星觀測涉及萬有引力及電磁波觀測。考生若能多觀察日常生活的現象，並與課堂所學的物理概念連結，縮小物理課本與生活間的距離，相信對物理的學習，會有很大的幫助。
