1、第第 章章 1物理量及其單位物理量及其單位本章概要本章概要 1-1量度與 SI 制單位 1-2時間的單位及其測定 1-3長度的單位及其測定 1-4質量的單位及其測定量度與量度與 SI 制單位制單位 量度 空間的大小、時間的久暫、質量和能量的多寡，都要以量（quantity）來表示 物理量 基本量：可直接測量出來 導出量：由基本量推導出來量度與量度與 SI 制單位制單位 單位 MKS：公尺公斤秒制 CGS：公分公克秒制 FPS：呎磅秒制 SI 制（國際單位系統）：MKS 制表表1-1 SI 制的基本物理量單位制的基本物理量單位基本物理量基本物理量基本單位名稱基本單位名稱符號符號長度公尺或米（me
2、ter）m質量公斤或千克（kilogram）kg時間秒（second）s溫度克耳文（kelvin）K發光強度燭光（candela）cd電流安培（ampere）A物量克分子或莫耳（mole）mol表表1-2 SI 系統所用的倍數、分數系統所用的倍數、分數名稱名稱定義定義符號符號倍數及分數名稱奈（nano-）（毫微）n微（micro-）（微）毫（milli-）（毫）m厘（centi-）（厘）c基本單位 （一）十（deca-）（十）da百（hecto-）（百）h千（kilo-）（千）k百萬（mega-）（百萬）M910610310210010110210310610時間的單位及其測定時間的單位及其測
3、定 時間的單位：任何具有規則性重複發生的現象，均能用來度量時間 平均太陽日、平均太陽秒 1小時：太陽日的 1分：1小時的 1秒：1分的124160160時間的單位及其測定時間的單位及其測定 標準：銫133（133Cs）之原子在基態下發出某一特徵光波，其振動 9,192,631,770 次所需的時間為 1 秒時間的單位及其測定時間的單位及其測定 時刻與時距 時刻：事件於何時發生 時距：事件發生的久暫時間的單位及其測定時間的單位及其測定 時間的測定 多次閃光攝影術：觀察快速動作 曠時（延時）攝影術：觀察緩慢變動情況圖 1-1經多次閃光，所攝一物 體隨位置改變的照片時間的單位及其測定時間的單位及其測
4、定 頻閃觀測器：又稱同步定時儀，對於重複的運動，可測量每一次運動所需的時間圖 1-2利用頻閃觀測器（同步定 時儀）量測轉盤的轉速時間的單位及其測定時間的單位及其測定 長時間的量度 一天以上：應用比一天還長的週期運動來計算時間，如：地球繞太陽的運動一週的時間為一年 放射性物質的半衰期，用於百年或萬年以上的測量 經 t 時間後，放射性元素的質量或原子數目應變為原來的1()2tTT：放射性物質或原子數目衰變到開始的一半所需的時間 例題例題 1-1 一物體每秒可移動 1000 公尺，今欲每移動 0.1 公尺時，可在相片上有一個像，問每秒內應閃光多少次？【解】物體每秒移動1000公尺。今欲每隔 0.1公
5、尺成像一次，則每秒內須拍攝 張相片。因每閃光一次，相片上產生一影像，今欲在每秒內有一萬個像產生，故每 秒需閃光一萬次1000/0.1 例題例題 1-5 一釙 210Po 的半衰期為 138 天。今有釙 4106 公斤，問多久後，釙只剩 1106 公斤？【解】剩下的釙（1106 公斤）為原來的 所以 解得 t=276 天142138111()()242t長度的單位及其測定長度的單位及其測定 長度的單位：表示空間的距離 1公尺（以前的標準）：北極至赤道的一千萬分之一 法國鉑銥合金的標準米尺 氪86（86Kr）之原子所發橘紅色光的波長的1,650,763.73倍長度的單位及其測定長度的單位及其測定
6、1公尺（現在的標準）：光於 秒內在真空中行進的 距離 光的速度：c=2.99792458 108 公尺 秒1299,792,458長度的單位及其測定長度的單位及其測定 埃（angstrom）：常用於光波的波長及原子的半徑 例：氦氖雷射的紅色光波長為 6328 埃氫原子半徑為 0.53 埃表表1-3 公制的長度單位公制的長度單位中文名稱中文名稱英文名稱英文名稱符號符號與公尺的關係與公尺的關係公里（千米）kilometerkm103 公尺公引（百米）hectometerhm102 公尺公丈（十米）decameterdam101 公尺公尺（米）meterm1 公尺公寸（分米）decimeterdm1
7、01 公尺公分（厘米）centimetercm102 公尺公厘（毫米）millimetermm103 公尺公忽（微米）micrometerm106 公尺奈米（毫微米）nanometernm109 公尺埃angstrom1010 公尺表表1-4 英制的長度單位英制的長度單位中文名稱中文名稱英文名稱英文名稱符號符號與呎的關係與呎的關係與公尺的關係與公尺的關係吋inchin1/12 呎2.54102 公尺呎footft1呎30.48102 公尺碼yardyd3呎91.44102 公尺哩milemi5280呎 1609 公尺浬nautical mile nautical mi6080呎 1852 公尺
8、長度的單位及其測定長度的單位及其測定 距離的測定 三角測量法：可測量較遠的距離圖 1-4以三角法測量較接近太 陽系的恆星與太陽間的 距離。以地球繞太陽軌 道直徑為底線。長度的單位及其測定長度的單位及其測定 螺桿測微計：用於微小距離的測定長度的單位與測定長度的單位與測定 射線繞射法：極微小單位的測量，如原子的半徑 例題例題 1-6 一利用三角測量法求河寬。如圖所示，在陸地上已量得BC 為 30 公尺，CE 為 15 公尺及 DE 為 8.0 公尺，問河寬 AB 為若干公尺？【解】由圖1-6 所示，三角形ABC與三角形DEC相似，所以 各對應邊成比例，即 ABBCDECE30()()8.016 1
9、5BCABDECE公尺質量的單位及其測定質量的單位及其測定 質量：物體係由物質所構成，物體內所含物質之量稱為質量。單位（SI）：公斤或稱千克（kilogram）質量的單位及其測定質量的單位及其測定 為了便利研究原子構成和物質質量間的關係，有一種質量單位稱為原子質量單位（atomic mass unit），記作 u，以 12C 作標準。表表1-5 常用的質量單位常用的質量單位中文名稱中文名稱英文名稱英文名稱符號符號與公斤的關係與公斤的關係與磅的關係與磅的關係公噸metric tonMT103 公斤2.205103 磅公擔quitalq102 公斤2.205102 磅公衡myrigrammyg10
10、1 公斤2.205101 磅公斤（千克）kilogramkg1 公斤2.205 磅公兩（百克）hectogramhg101 公斤2.205101 磅公錢（十克）decagramdg102 公斤2.205102 磅公克gramg103 公斤2.205103 磅公絲（毫克）milligrammg106 公斤2.205106 磅原子質量單位 atomic mass unitu1.6611027 公斤3.6621027 磅質量的單位及其測定質量的單位及其測定 質量的測定 同一地點的兩物體，若具有相同的重量，即可推之兩者質量相等。（因其所受的引力相同）天平是根據此原理製成的量度質量的工具質量的單位及其測
11、定質量的單位及其測定 重力質量：由天平測得 慣性質量：由物體受力所產生的加速度所量得的質量 例題例題 1-8 試計算 12 公克的 12C 有幾個原子？假設一個氧 16O 的原子質量為 16u，則 16 公克的 16O 有幾個原子？【解】1公克=6.021023 u，而一個 12C 原子質量=12 u 所以若 12 公克的 12C 有 x 原子，則 同法，若 16 公克的 16O 有 y 的原子 y=6.021023 個 16O 原子231223126.02 10 u1 C 12 1 12 u 6.02 10 C x個原子公克公克個原子質量的單位及其測定質量的單位及其測定 例題1-8中，6.021023這個數值稱為亞佛加厥數（Avogadros number）6.021023個原子稱為1克分子（mole）或1莫耳原子。克分子或莫耳為物量的單位
