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第一章　 基本測量

第一章　 基本測量. １－１　物理學與現代科技 １－２　物理量及單位 １－３　三個力學基本量及其單位. 1-2 物理量與單位. 物理學是一門以實驗為基礎的科學。 物理學家在控制好的環境下進行實驗，將 觀察 結果 記錄 下來，加以 整理、分析 ，以 驗證理論 的假設是否正確。. 物理量與單位. 只有準確的測量，才能分析出可以信賴的結果。 任何一種測量，都是將待測的物理量與一標準量做比較。 此 測量結果 ，都必須包含： 單位 及 數值 （有效數字）兩個部分. 基本量與導出量. 基本量 　可以 直接測量 的物理量，不能再由其他物理量來定義的。

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第一章　 基本測量

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  1. 第一章　 基本測量 • １－１　物理學與現代科技 • １－２　物理量及單位 • １－３　三個力學基本量及其單位

  2. 1-2 物理量與單位 • 物理學是一門以實驗為基礎的科學。 • 物理學家在控制好的環境下進行實驗，將觀察結果記錄下來，加以整理、分析，以驗證理論的假設是否正確。

  3. 物理量與單位 • 只有準確的測量，才能分析出可以信賴的結果。 • 任何一種測量，都是將待測的物理量與一標準量做比較。 • 此測量結果，都必須包含：單位及數值（有效數字）兩個部分

  4. 基本量與導出量 • 基本量 　可以直接測量的物理量，不能再由其他物理量來定義的。 　～如長度、質量、時間等 • 導出量 　由基本量推導而得的，也就是可用基本量的數學組合式來表示的物理量。 　～如面積、體積、密度、速度等

  5. 物理量與單位 • 在力學中三個基本量：時間、長度、質量 • 力學中的其他物理量，都可由這三個基本量導出。

  6. 基本單位別

  7. 國際單位系統 ( SI 制) • 因應國際間科技交流及合作，為了剔除溝通上的障礙，必須統一各國所使用的單位，以避免引起誤解。 • 1960 年第11 屆國際度量衡會議上，訂定了國際單位系統，簡稱SI 制。 • SI 源自法文Systéme Internationaldes Unités 。 • 此單位系統原本只有 6個基本單位。 • 在1971 年第14 屆國際度量衡會議上又加入了 　 第 7個基本單位：莫耳。 • 沿用至今。

  8. 國際單位系統 ( SI 制)

  9. 請以國際單位系統（SI制），表示密度的單位？請以國際單位系統（SI制），表示密度的單位？ 例題一 ANS:

  10. 請以CGS制，表示速度的單位？ANS: 類題一

  11. 類題二 4 C時純水的密度為1g/cm3，請以MKS制單位，表示純水的密度？ Ａｎｓ：

  12. 例１ 下列物理量中，何者為基本量？ (A)時間 (B)面積 (C)密度 (D)速度。

  13. 例２ 下列何者不屬於SI制中的基本物理量？ (A)質量 (B)電流 (C)密度 (D)光度。

  14. 時間的測量與單位 1-3 三個力學基本量及其單位 • 時間的測量是將被測量的時間與一標準時間做比較。 • 自然界中的一些週期變化，都可以作為時間的標準。 • 國際間對於時間標準的訂定歷經多次變革。

  15. 平均太陽日 • 1967 年之前是採取平均太陽日為時間標準。 • 以地球上任一地點連續兩次正對太陽的時間間隔，定義為一太陽日。 • 將整年內所測的太陽日加以平均，得出平均太陽日。 • 平均太陽日會逐年改變，儘管變動幅度不大，但已無法滿足高科技的需求 。 • 這種時間標準的複製也不容易準確。

  16. 銫-133原子時間標準 • 1967 年的國際度量衡會議上，選定了以銫-133 (Cesium)原子的某一固定振動當做時間標準，將振動 9,192,631,770 次，所需的時間定義為 1 秒。 • 該標準一直沿用到現在。

  17. 銫-133原子時間標準(優點) • 原子中的一些振動是具有特定的頻率。 • 振動一次有固定的時間。 • 振動時間的長短，只由原子內部構造所決定，不受溫度、壓力……等外界環境的影響。 • 有較好的恆常性。 • 各國的實驗室中容易複製得到。

  18. 銫原子鍾 圖片出處：桃園電信研究所提供

  19. 例４ 目前在科學上，秒的精確定義，是以什麼元素的週期性發光為標準？ (A)氪 (B)銫 (C)氦 (D)氬 (E)汞。

  20. 長度的測量與單位 • 長度的測量是將被測長度與一標準長度做比較。 • 十八世紀時，取北極經巴黎至赤道子午線長度的一千萬分之一為標準長度，稱為1公尺。 • 並依此做了一支鉑銥合金的標準尺。

  21. 長度的測量與單位

  22. 鉑銥合金的標準尺 • 目前放在法國塞佛(Sévres)國際度量衡標準局中。 • 世界其他各國則有其複製品。 • 經過精密的測量後發現，子午線的長度並非剛好是標準尺的一千萬倍。 • 標準尺也易受溫度影響。

  23. 長度的測量與單位 • 1983年國際度量衡會議中 • 以光在真空中於 299,792,458 分之 1 秒所走的距離，稱為 1公尺。 • 間接定義的標準。 • 時間標準可以測量到非常精確的程度，光速又是恆定的常數，所以此一標準也具有精確與恆常性。

  24. 例５ 目前所採用的長度定義，係以何種方式來標定 (A)以手臂長度 (B)利用光速為標準 (C)以鉑銥合金的標準尺 (D)以子午線長度。

  25. 例６ 現行長度的基準是依照下面哪一種性質來訂定的？ (A)單擺的等時性 (B)地球運轉的規則性 (C)地球的形狀的對稱性 (D)光速的不變性 (E)光波波長的穩定性。

  26. 質量的測量與單位 • 質量為物體所含物質多寡的量。 • 基本單位：公斤（kg）。 • 原始定義：「在一大氣壓下，溫度為4℃時體積 1 公升的純水所具有的質量」。 • 公斤的標準原器：鉑銥合金圓柱體。

  27. 質量的測量與單位 • 純水不易得到。 • 溫度必須控制得相當準確，否則會引起很大的誤差。 • 1889 年的國際度量衡會議上，改採由 鉑銥合金所製成的公斤原器作為標準。

  28. 公斤原器 圖片出處：度量衡國家標準實驗室提供

  29. 公斤原器 • 公斤原器，目前放置於法國塞佛之國際度量衡標準局內。 • 我國所有的公斤原器複製品，目前放安置於 新竹工業技術研究院的量測技術發展中心。

  30. 例７ 下面哪一個物理單位，不是國際標準單位系統的基本單位？ (A)庫侖 (B)安培 (C)新燭光 (D)莫耳 (E)克氏度。

  31. 例８ 在公制單位系統中，下列哪一種是唯一以人造物品作為基準的項目？ (A)長度 (B)重量 (C)質量 (D)時間。

  32. 磁浮火車之速率可達 540 公里／時，約合多少公尺／秒？ 例題二 解： 因 1 公里＝103 公尺，1小時 ＝ 3600秒

  33. 類題三 利用奈米科技測量SARS冠狀病毒測知其長度約為100nm，相當於多少公尺? ANS: 1nm=10-9m 100nm =102x10-9m =10-7m

  34. 問答題1 在高速公路上急駛的汽車，其速度為90公里／時，相當於多少公尺／分？多少公尺／秒？ Ans:

  35. 問答題2 從臺北出發以平均速率70公里／時前進，經5小時到達高雄，若汽車汽油每公升價錢為24元，能跑12公里，則臺北到高雄需花油錢多少元？ Ans: 元

  36. 問答題3 美國職業籃球明星麥克喬登身高6呎6吋，體重216磅，以公制表示，身高約幾公分？體重約幾公斤？ Ans: 1呎=12吋，1吋=2.54公分，1磅=0.454公斤 身高6呎6吋=6x12+6吋 =78吋 =78x2.54公分 =198.12公分體重216磅=216 x 0.454公斤 =98.06公斤

  37. 問答題4 某游泳池的內部長、寬、高各為25.0m、10.0m、1.8m，當裝滿水時，水的體積為多少立方公尺？相當於多少公升？水的質量約為多少公斤？ Ans: ，

  38. 第一章結束

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