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第一章 基本測量

第一章 基本測量. 目　　錄. 第一節 物理學的發展. 第二節 長度、質量、時間及其單位和測量. 第一節 物理學的發展. 物理學的發展. 　物理學的精神是經由觀察物理世界現象後 ，透過思想、整理、推演、判斷及運用基本關係式描述物理的現象，然後在不斷觀察和實驗下形成一套理論，如牛頓的三大運動定律、馬克士威的電磁理論、司乃耳建立光學折射定律等等，這些都是物理學上不朽的成就。. 物理量.

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第一章 基本測量

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Presentation Transcript

  1. 第一章 基本測量

  2. 目　　錄 第一節 物理學的發展 第二節 長度、質量、時間及其單位和測量

  3. 第一節 物理學的發展

  4. 物理學的發展 • 　物理學的精神是經由觀察物理世界現象後，透過思想、整理、推演、判斷及運用基本關係式描述物理的現象，然後在不斷觀察和實驗下形成一套理論，如牛頓的三大運動定律、馬克士威的電磁理論、司乃耳建立光學折射定律等等，這些都是物理學上不朽的成就。

  5. 物理量 • 　隨著科學的進步，為了觀察各種自然現象，如何定量成為一件重要的事情。因此，若能定義長度的基本單位，我們便可以明確的知道高度。有了基本的認知之後，就可以進一步推測未知的現象，所以量測成為物理學中重要的一環。凡是物理學上量測的量，都統稱之為物理量。

  6. 物理量的元素 • 　表明一物理量的元素，包含數值和單位兩 • 　部分。例如，小明一百公尺跑了二十秒， • 　平均速度＝100公尺／20秒＝5公尺／秒， • 　其中一百公尺、二十秒、5公尺/秒都是物 • 　理量，所以物理量中的數值和單位是缺一 • 　不可的。

  7. 物理量的分類 • 　物理量可分為基本量和導出量。基本量是 • 　可以直接測量且最簡單的物理量，我們用 • 　它們來衡量現實世界裡的物理現象，目前 • 　國際上基本量有七種，可參考表1-1。由七 • 　種基本量推導出的物理量稱為導出量，例 • 　如體積、密度及速度等都是。

  8. 國際標準制基本單位 表1-1　國際標準制基本單位

  9. 單位制 • 前述七種基本量中，最普遍常用的有長度、質量、 • 時間。此三種基本量，目前在世界各國中，有兩種 • 最通行的單位制－－即公制和英制。

  10. 第二節 長度、質量、時間及其單位和測量

  11. 長度及其單位 • 　長度在公制中的基本單位是公尺，亦稱為 • 　米。最早是由法國定義，為「通過巴黎的 • 　子午線從赤道到北極長度的一千萬分之一 • 　」，而後法國根據此規定製作鉑銥合金的 • 　「米原器」（圖1-1）。

  12. 圖1-1 國際米原器 A、B二標線間的距離在０℃等 於1米。1875年國際度量衡委 員會在巴黎召開會議，美、法 、德、俄等17國政府代表共同 簽署《米制公約》，從此米制 成為國際通行的長度標準。

  13. 公制與英制及其衍生單位 • 　公制採十進位，乃以公尺為標準基本單位 • 　，表1-3做進一步介紹；英制則以呎為標準 • 　基本單位，傳說是一位英國國王以他自己 • 　的腳長度定為一呎，換算成公制為1呎＝12 • 　吋＝30.48公分，其中1吋＝ 2.54公分，表 • 1-4也做詳細介紹。

  14. 公制與英制及其衍生單位(續) 表1-3　公制長度單位

  15. 公制與英制及其衍生單位(續) 表1-4　英制長度單位

  16. 長度的量度 • 　　　通常在測量長度時都會用米尺，可是 • 　用於較長或較短距離卻是不方便的。 • 　　　在較長的長度量測上可用三角測量 • 　法，利用相似三角形，測出距離。 • 　　在量測較短之距離時， 就使用長尺來測 • 　量。

  17. 長度的量度(續) 圖1-2　測量值的準確度 　圖1-2中，筆在甲尺中 　的測量值為2.5cm， 　而在乙尺中的測量值為 2.54cm；相對於甲尺， 　乙尺的準確度多了一位 　數。用乙尺量了4次，分別為2.54、2.56、 2.57、2.55，取其平均後為2.555，而乙尺 　最小刻度為毫米，所以平均後測量值應為 2.55cm。

  18. 例題1 • 10位同學分別用尺測量物體長度，分別量出 • 3.26、3.22、3.24、3.15、3.23、3.25、3.24 • 、3.22、3.00、3.25cm，試求出精確度最高 • 的物體長度。其中3.15與3.00cm明顯誤差過大，所以必 • 　 須捨去，將其他八個數據取其平均可得 • 3.235cm，其測量值為3.23cm。

  19. 質量及其單位 • 　質量在公制中的基本單位是公斤，其定義 • 　是「在一大氣壓下，溫度4℃的一公升（等 • 　於1立方公寸）純水的質量。」後依此規定 • 　，製作鉑銥合金的圓柱體，存放於法國巴 • 　黎國際度量衡局供人校對。

  20. 公制與英制及其衍生單位 • 　表1-5為公制中表現質量的各種單位。英制 • 　中質量標準單位為磅（pound），而公制 • 　、英制之間的換算為1磅＝0.4536公斤，表 • 1-6列出英制中表現質量的各種單位。

  21. 公制與英制及其衍生單位(續) 表1-5　公制常用質量單位

  22. 公制與英制及其衍生單位(續) 表1-6　英制常用質量單位

  23. 例題2 （公斤） • 威廉體重132英磅，請問換算為多少公 • 　斤？

  24. 隨堂練習 • 小美喝著15盎司的飲料，請問換算為多 • 　少公克？

  25. 質量的量度 • 　我們可以透過比較不同物體受地心引力的大小來測量質量，例如利用等臂天平，在左右托盤分別放置物體和砝碼，當左右托盤達平衡時即可測出質量，但此種測量方法不適用在無重力下。我們也可透過牛頓第二運動定律來求出質量，此部分將於第二章再詳加介紹。

  26. 時間及其單位 • 任何有規律且重複發生的現象，都可以用來量測時間，例如沙漏、線香、日晷等。

  27. End

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