為什麼天空是藍的？～通往物理的門扉～　前言
●萬物一致的美
第1章 聲音是什麼
寫在本章開始前…始於畢達哥拉斯某次散步的探尋之旅
聲音傳遞的路徑
透過「某種東西」傳遞
確定了聲音不會在真空中傳遞的實驗
可惜！我們聽不見「宇宙之音」
音波
聲音作為一種波　～聲音是如何傳遞的？～
兩種波　～橫波和縱波～
縱波就是「密」和「疏」的反覆交替
聲音的三要素
音高、音強、音色
《音高》～高低由振動頻率決定～
《音強》～不是「強、等於、大」的概念～
《音色》～純粹的聲音是漂亮的波形～
單弦樂器
弦樂器的原理
在散步途中聽到的聲音
音階的發明
聲音的速度
比音速更快的協和號客機
音速會隨氣溫改變
將砝碼和彈簧的關係套用到空氣上思考
在液體和固體中傳遞時的音速
都卜勒效應
救護車疾駛而過時的鳴笛聲、在電車內聽到的平交道警鳴
都卜勒效應的原理
雖然克里斯蒂安・都卜勒的猜想落空……
Column 1雷聲
●自然的雷電難以當成能源的原因

第2章 光是什麼
寫在本章開始前…無論是中文的「光」，還是英文的「light」

發光的原理
2種原理　～熱輻射和冷發光～
冷發光難以解釋
光的直進性
光最基本的性質
燈泡的光是擴散光線，太陽光是平行光線
影子的形成
點光源與面光源、本影與半影
除了「月全食」和「月偏食」外還有「半影月食」
所謂的「看見」是怎麼回事？
紙本和電子書
以為是眼睛射出東西的亞里斯多德
光的反射
入射角永遠等於反射角
正反射和漫反射
鏡子與成像
鏡中成像跟實物的位置關係
鏡中反射的可見範圍
鏡子需要多長才能映出全身？
光的折射
碗底的硬幣像浮在水中？
為什麼會發生反射？
不同介質的折射率
牛頓與光的色散　～彩虹的光帶「光譜」～
凸透鏡
凸透鏡的三種作用
「球面鏡」與「非球面鏡」
凸透鏡與光的行進方式　～畫圖計算成像位置與大小～
《例1：當物體正好在2倍焦距上時》
《例2：當物體在比2倍焦距更遠處時》
《例3：當物體在比焦距更遠，但比2倍焦距更近處時》
《例4：當物體在比焦距更近處時》
《例5：當物體正好在焦距上時》
【發展】用計算導出透鏡的公式
凸透鏡的注意點①（如果用布蓋住一半透鏡…）
凸透鏡的注意點②（實像的成像方式）
針孔相機
失焦的原因
不論放在哪裡都不會失焦！
在江戶時代的浮世繪和書物中也有出現
Column 2 尋找彩虹的方法與天空的顏色
●如何在雨過天青後尋找彩虹？
●天空是藍色的原因
●雲是白色的原因

第3章 電是什麼
寫在本章開始前…不織布口罩的祕密
靜電
質子和電子的電量
塑膠墊板與頭髮的絕佳組合
「電 electricity」的語源來自希臘語的「琥珀 elektron」
電流、電壓、與電阻
伏打的假說、格雷的實驗
（1）電流　～單位是「安培」～
（2）電壓　～單位是「伏特」～
（3）電阻　～單位「歐姆」～
電阻與電阻率
導線愈細長的話
常導與超導
電路與歐姆定律
學看電路圖
蓋歐格・歐姆的發現
乾電池的原理與性質
歐姆定律的「物理學意義」
串聯與並聯
電燈泡的原理與性質
《燈泡串聯時》
《燈泡並聯時》
《乾電池串聯時》
給搞不懂電流與電路問題的讀者
密不可分的物理與數學，兩者決定性的差異
《乾電池並聯時》
整理4種排列方式
短路
短路是常見的火災原因
電線發生「短路」的原理
各種電路的計算
《基本的電路》1顆乾電池、1粒燈泡
《複雜的電路①》1顆乾電池、3粒燈泡
《複雜的電路②》1顆乾電池、4粒燈泡
焦耳熱（消費電力）
詹姆士・焦耳的功績
關於瓦（W）這個單位
焦耳熱的理論背景
電熱線
說到電熱線就想到鎳鉻合金，但銅線也可以
《電熱線的串聯》
《電熱線的並聯》
Column 3 什麼是負電荷的移動？
●是否該避提負（minus）的概念？
●用錢的概念來想就很簡單
●假設的定義沿用至今

第4章 磁鐵是什麼
寫在本章開始前…磁鐵是「慈鐵」？
各種各樣的磁鐵
日本是「磁鐵王國」
如何表現看不見的磁力
（1）磁場的方向
（2）磁力線
為什麼鐵會被磁鐵吸住
磁化　～鐵釘摩擦過磁鐵後產生磁性的原理～
人造的永久磁鐵歷史尚淺
棒狀磁鐵的性質
電磁鐵
電磁鐵　～厄斯特的發現～
右手定則　～安培的發現～
線圈
（1）線圈的磁力線
（2）線圈的磁極
放大電磁鐵磁力的3種方法
電磁鐵的特徵　～整理：跟棒狀磁鐵比較～
（1）N極跟S極可以對調
（2）磁力可以調控至接近零
（3）磁力大小可控
（4）可以創造比永久磁鐵更強的磁鐵
地球就是一個大磁鐵
羅盤的祖先　～指向南方的「指南魚」～
為什麼會有地磁存在？
2種「北」　～「正北」和「磁北」～
電磁感應
法拉第的舉一反三
人類最早的發電機　～法拉第帶來的「現代」～
冷次定律
自然偏好穩定，不喜歡變化和不自然
勞侖茲力與左手定則
馬達與發電機
電流會受到來自磁場的力
法拉第的電磁旋轉裝置
比起科學更愛課稅的英國首相
馬達的原理
交流電與發電機
日本列島 東西不同之謎
馬達也能化身發電機　～源自操作錯誤的意外發現～
手搖發電機
Column 4 詹姆斯・尤因的功績
●作為外勞來到日本
●磁飽和與磁滯現象
●尤因埋下的「磁鐵王國」種子

第5章 彈簧與槓桿的原理
寫在本章開始前…物理學中的「力」　～2種意義～
彈性體的代表性存在「彈簧」
虎克定律　～在有限範圍內有效的關係～
虎克沒有留下肖像畫的原因
接觸力　～關鍵在於界面～
作用在彈簧上的力　～該看整體，還是看兩端的點～
如果把彈簧橫放會如何
【補充】繩索張力的真面目
常見的誤解　～兩端都有砝碼的情況～
作用在多個彈簧上的力（前篇）
[1]將兩條相同彈簧串聯時
[2]將兩組彈簧跟砝碼的組合串聯時
[3]將兩條不同種類的彈簧串聯時
槓桿的三點　～支點、施力點、抗力點～
阿基米德的豪語
力矩　～使物體旋轉的能力～
3種槓桿　～依照什麼點在中央來分類～
《第一類槓桿》～支點在中央～
《第二類槓桿》～抗力點在中央～
《第三類槓桿》～施力點在中央～
槓桿靜止的條件
思考用兩手轉動汽車方向盤的情況
左右的「力臂長×砝碼重量」相等時……
《各種各樣的槓桿①》　～有三個砝碼的槓桿～
《各種各樣的槓桿②》　～支點在末端的槓桿（彈簧秤登場）～
《各種各樣的槓桿③》　～沒有支點的槓桿（2個彈簧秤）～
《各種各樣的槓桿④》　～棒子彎曲成逆ㄟ字形的槓桿～
作用在多個彈簧上的力（後篇）
[4]2條相同彈簧並聯的情況（砝碼在中央）
[5]2條相同彈簧並聯的情況（砝碼不在中央）
[6]2條不同類彈簧並聯的情況
Column 5 接觸力還是非接觸力，橫跨世紀的爭論
●超越高中物理　～稍微跨入大學程度的物理～
●發現萬有引力後引發的爭論　～重力如何傳遞～
●庫侖力的發現　～與萬有引力一模一樣～
●跟「百年常識」唱反調的法拉第
●相隔一世紀的解答時刻　～因波的傳遞屬於接觸作用而分出勝負～
●「手指 VS. 槓桿」的悖論　～如果有一根不會彎曲的棒子!?～

第6章 滑輪與輪軸的物理學
寫在本章開始前…自古以來便伴隨人類左右的「機械」滑輪與輪軸
滑輪
便利無比的滑輪們　～滑輪的定義與種類～
定滑輪　～滑輪本身不動～
動滑輪　～跟貨物一起移動的滑輪～
省力一半，但移動距離變成2倍
能與功（量）
費曼對「能量」的解釋
何謂功？　～物理學上的定義～
定滑輪與槓桿＆力平衡
動滑輪與槓桿＆力平衡
滑輪組（複合滑輪）
多個動滑輪連在同一條繩索上的情形
多個動滑輪並非連在同一條繩索上的情形
有時還需要考慮動滑輪的重量
輪軸
輪軸的優點
我們身邊的輪軸　～開闔、調節等等～
稍微聊點題外話　～腳踏車的歷史～
腳踏車齒輪的物理學
思考摩擦力　～剛起步時最費力～
後輪齒輪較大時（半徑20cm）
後輪齒輪較小時（半徑5cm）
日本中學入學考例題
【問題1　惠泉女學園中學】
【問題2　聖望學園中學】
Column 6 關於力的單位
●運動的三大定律
●力的單位「N（牛頓）」
●國際單位制（SI）
●重力加速度

第7章 密度、壓力、浮力的物理學
寫在本章開始前…聰明小孩測量大象體重的故事
密度
鐵跟棉花哪個比較重？
各種物質的密度與浮沉的關係
水的密度與質量的標準變遷
水的狀態變化與密度
兩種相反作用互相抗衡，正巧落在4°C
物質三態　～固體、液體、氣體～
氣體的體積因條件而異
壓力
圖釘、鎖上的門、大氣壓
帕斯卡原理與流體
【補充(1)】帕斯卡原理的數學證明
【補充(2)】大學物理課會學到的「應力」思維
【補充(3)】流體的正確定義
水壓
由此開始要考慮重力
【補充】水壓只由深度決定的證明
複雜形狀容器的水壓
計算／不計算大氣壓的影響　～絕對壓力與錶壓力～
浮力
久等了！終於輪到浮力
計算浮力的大小
【補充】用代數式計算浮力
食鹽水的濃度與物體的浮沉　～用生雞蛋做實驗魔術～
可以躺在水上讀書的湖
食鹽水與浮力
浮在液體上之物體所受的浮力　～冰山的一角是幾％？～
彈簧秤與台秤的受力　～挑戰中學入學考題～
【其他解法】把「燒杯＋水」與「砝碼」分開
作用力・反作用力定律
Column 7 帕斯卡的說服藝術
●「定義」「公理」「論證」三大台柱
●「定義」很重要，但不能太死腦筋
●「公理」不是「定理」
●「論證」的三個規則　～任何人都能進行邏輯議論～
●影響帕斯卡的歐幾里德《幾何原本》

第8章 物體的運動原理
寫在本章開始前…日晷、水鐘、擺輪鐘
●使用游絲的惠更司「擺輪鐘」
單擺
單擺的基本性質
單擺等時性的「極限」
單擺的週期是由什麼決定的？
【補充】用數學式表示單擺的週期
單擺運動的對稱性
物體的下落
亞里斯多德認為「物體愈重下落愈快」
自由落體的下落速度與下落距離
運動與能量
力學能守恆定律
【發展】位能與動能的數學表現
《位能》
《動能》
《速度》
《移動距離》
當單擺的擺錘撞上木片
【補充】推導木片的「移動距離」
Column 8 從伽利略到牛頓的近代科學精神
●這二人被譽為近代科學之父的原因
●學習理科的必要性與日俱增

結語
參考文獻
索引