課本P3物理學(xué)與其他科技的關(guān)系課件

CHAPTER

1緒論第一節(jié)物理學(xué)與其他科技的關(guān)係第二節(jié)物理量的測量與單位第三節(jié)物理量的因次與因次分析CHAPTER1緒論第一節(jié)物理學(xué)與其他科技的關(guān)係第二節(jié)第一節(jié)物理學(xué)與其他科技的關(guān)係一、物理學(xué)與其他科技的關(guān)係簡介物理學(xué)探討的方向，及其涵蓋的範(fàn)疇物理（Physics）一詞源自希臘文的「自然」，早期稱為「自然哲學(xué)」。人類自古以來，從日常生活中觀察到許多現(xiàn)象，產(chǎn)生千頭萬緒的知識與問題，在對這些千頭萬緒的知識與問題不斷地探索與進行分門別類的研究當(dāng)中，逐漸累積成豐富、有系統(tǒng)的知識。課本P.2第一節(jié)物理學(xué)與其他科技的關(guān)係一、物理學(xué)與其他科技的關(guān)係簡介物物理學(xué)與其他科技的關(guān)係物理學(xué)所探討的方向，大如星球、太陽等宇宙構(gòu)成及來源；小如原子、質(zhì)子等微觀粒子的組成及性質(zhì)。而在知識累積成長的基石下，發(fā)展出良好的實驗研究工具，來探索更深入的自然科學(xué)結(jié)構(gòu)與變化。物理學(xué)涵蓋的範(fàn)疇包含力學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、近代物理等。課本P.2物理學(xué)與其他科技的關(guān)係物理學(xué)所探討的方向，大物理學(xué)與其他科技的關(guān)係1.力學(xué)是研究力與物體運動的關(guān)係，力學(xué)的應(yīng)用有槓桿、斜面、滑輪（圖1-1）、輪軸等。課本P.2物理學(xué)與其他科技的關(guān)係1.力學(xué)是研究力與物體運動的關(guān)係，力學(xué)物理學(xué)與其他科技的關(guān)係2.光學(xué)是研究光的現(xiàn)象，光學(xué)的應(yīng)用有面鏡、透鏡、光纖、雷射、3D影像、望遠(yuǎn)鏡（圖1-2）、顯微鏡等。課本P.2物理學(xué)與其他科技的關(guān)係2.光學(xué)是研究光的現(xiàn)象，光學(xué)的應(yīng)用有面物理學(xué)與其他科技的關(guān)係3.熱學(xué)是研究熱的現(xiàn)象，熱學(xué)的應(yīng)用有聖誕燈、熱氣球、蒸汽機（圖1-3）、汽（柴）油引擎、冰箱、冷氣機等。課本P.2物理學(xué)與其他科技的關(guān)係3.熱學(xué)是研究熱的現(xiàn)象，熱學(xué)的應(yīng)用有聖物理學(xué)與其他科技的關(guān)係4.電磁學(xué)是研究與電磁相關(guān)的所有現(xiàn)象，電磁學(xué)的應(yīng)用有電磁爐、馬達、發(fā)電機、無線通訊、雷達天線、微機電系統(tǒng)、通訊衛(wèi)星（圖1-4）等。課本P.2物理學(xué)與其他科技的關(guān)係4.電磁學(xué)是研究與電磁相關(guān)的所有現(xiàn)象，物理學(xué)與其他科技的關(guān)係5.近代物理是從微觀角度研究物質(zhì)的組成及其間的交互作用。近代物理的應(yīng)用有X射線的應(yīng)用、二極體、電晶體、探針掃描式顯微鏡、電子顯微鏡、核能的使用、奈米科技（圖1-5）等。課本P.2物理學(xué)與其他科技的關(guān)係5.近代物理是從微觀角度研究物質(zhì)的組成物理學(xué)與其他科技的關(guān)係十九世紀(jì)結(jié)束時，物理學(xué)研究領(lǐng)域涵蓋了力學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)，統(tǒng)稱為古典物理學(xué)。二十世紀(jì)初期，革命性的量子力學(xué)理論誕生，在實驗上陸續(xù)發(fā)現(xiàn)電子與原子核內(nèi)的中子、質(zhì)子，此外，愛因斯坦創(chuàng)建相對論重新詮釋了物理學(xué)的時空概念，改變以往我們對物理世界的看法。在二十世紀(jì)所發(fā)展的物理學(xué)稱為近代物理學(xué)。課本P.2~3物理學(xué)與其他科技的關(guān)係十九世紀(jì)結(jié)束時，物理學(xué)物理學(xué)與其他科技的關(guān)係二、簡介物理學(xué)及其他基礎(chǔ)科學(xué)的關(guān)係自然科學(xué)按研究的對象可分類成物質(zhì)科學(xué)和生命科學(xué)兩大領(lǐng)域。物質(zhì)科學(xué)主要研究的是物質(zhì)的組成與組成物質(zhì)間的交互作用的性質(zhì)或現(xiàn)象，當(dāng)中包括了物理學(xué)、天文學(xué)、化學(xué)、地球科學(xué)等等。而生命科學(xué)主要研究的是有關(guān)生命群體部門的現(xiàn)象或分類，包括了動植物學(xué)、微生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、醫(yī)學(xué)等等。物理學(xué)與其他基礎(chǔ)科學(xué)的關(guān)係簡介如下：課本P.3物理學(xué)與其他科技的關(guān)係二、簡介物理學(xué)及其他基礎(chǔ)科學(xué)的關(guān)係物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(一)數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)是研究自然界現(xiàn)象必備的工具。數(shù)學(xué)雖不屬於自然科學(xué)的一環(huán)，但物理學(xué)的演繹與陳述，透過數(shù)學(xué)形式能作精確表達（圖1-6）。課本P.3物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(一)數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)是研究自然界現(xiàn)象必備的工物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(二)化學(xué)化學(xué)與物理涵蓋的範(fàn)圍一度模糊難辨，直到拉塞福（圖1-7）因證實原子核的存在，才有明顯的分野。儘管如此，物理與化學(xué)間仍有密切的關(guān)係。課本P.3物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(二)化學(xué)化學(xué)與物理涵蓋的範(fàn)圍一度模糊物理學(xué)與其他科技的關(guān)係因受到DNA的X射線繞射圖片的啟發(fā)促成生物學(xué)家華生與物理學(xué)家克立克進一步發(fā)現(xiàn)DNA的結(jié)構(gòu)（圖1-8）。近代生物學(xué)從微觀角度試圖解開生物所表現(xiàn)的複雜行為也與近代物理的研究方式相當(dāng)一致。(三)生物學(xué)課本P.4物理學(xué)與其他科技的關(guān)係因受到DNA的X射線繞射圖片的啟發(fā)促成物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(四)地球科學(xué)將物理應(yīng)用在地球科學(xué)研究或基礎(chǔ)分析，如地震波的性質(zhì)（圖1-9）、地球磁場的來源、地球內(nèi)部的熱流、大氣科學(xué)、海洋科學(xué)等。課本P.4物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(四)地球科學(xué)將物理應(yīng)用在地球科學(xué)研究物理學(xué)與其他科技的關(guān)係三、簡述物理學(xué)與應(yīng)用科學(xué)的關(guān)係就科學(xué)研究的目的而言，科學(xué)研究可以分為基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)兩大領(lǐng)域。將科學(xué)概念或結(jié)果具體呈現(xiàn)、為人類提供服務(wù)的科學(xué)，稱為應(yīng)用科學(xué)。應(yīng)用科學(xué)種類繁多，以下列舉幾個例子來說明物理學(xué)與應(yīng)用科學(xué)的關(guān)係。課本P.4物理學(xué)與其他科技的關(guān)係三、簡述物理學(xué)與應(yīng)用科學(xué)的關(guān)係物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(一)醫(yī)學(xué)從血壓計、靜脈注射、X射線照射、正子斷層掃描（PET）、與磁振造影（MRI）（圖1-10）都是根據(jù)物理理論設(shè)計出來的。如人體2/3的重量為水分，當(dāng)施加一射頻脈衝信號時造成氫的能量狀態(tài)發(fā)生變化輻射出電磁波。經(jīng)過磁振造影（MRI）將病理變化記錄下來。課本P.4物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(一)醫(yī)學(xué)從血壓計、靜脈注射、X射線照物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(二)建築與土木工程人類依生活所需而造橋、鋪路、建築房屋，又因地理環(huán)境因素發(fā)展出抗震、防風(fēng)、消防、供電、防洪的技術(shù)需求。更在力學(xué)及材料力學(xué)發(fā)展成熟之後，利用電腦軟體設(shè)備模擬出更安全與經(jīng)濟的建築物。課本P.4物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(二)建築與土木工程人物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(三)環(huán)境科學(xué)人類與所處環(huán)境間的關(guān)係，包含聲、光、熱、電磁場對人類的影響，對汙染物、毒物的衛(wèi)星監(jiān)控與去除，都會應(yīng)用到物理延伸的技術(shù)（圖1-11）。課本P.4~5物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(三)環(huán)境科學(xué)人類與所處環(huán)境間的關(guān)係，物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(四)太空科學(xué)從牛頓萬有引力定律及運動定律之後，物理學(xué)實現(xiàn)並豐富人們對太空的夢想。今日科學(xué)家運用電漿物理的知識分析太陽風(fēng)與行星磁場的關(guān)係，如圖1-12。課本P.5物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(四)太空科學(xué)從牛頓萬物理學(xué)與其他科技的關(guān)係圖1-12地球的磁圈受太陽風(fēng)的影響，在面對太陽的一面，其邊界離地心的距離小於在背著太陽的方向邊界離地心的距離課本P.5物理學(xué)與其他科技的關(guān)係圖1-12地球的磁圈受太陽風(fēng)的影響，物理學(xué)與其他科技的關(guān)係1895年侖琴用X射線拍了一張他太太手的照片（圖1-13）。科學(xué)情報站－－放射照相術(shù)課本P.5物理學(xué)與其他科技的關(guān)係1895年侖琴用X射線拍了一張他太太手物理學(xué)與其他科技的關(guān)係今日放射照相術(shù)在工業(yè)上與醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，圖1-14為海關(guān)貨品通關(guān)檢驗的放射照相影像，顯示貨櫃中未申報走私偷運的貨品。課本P.5物理學(xué)與其他科技的關(guān)係今日放射照相術(shù)在工業(yè)上物理量的測量與單位第二節(jié)物理量的測量與單位現(xiàn)象往往極其複雜，用一般語文不易精確而詳盡地描述，因此數(shù)學(xué)語言就應(yīng)運而生了。物理學(xué)是一門實驗的科學(xué)，研究過程中如果能準(zhǔn)確地量度實驗數(shù)值，將增進物理現(xiàn)象的推估或模擬。任何的測量是將待測的物理量與一標(biāo)準(zhǔn)量做比較，因此測量的結(jié)果都必須包含數(shù)值與單位兩部分。例如我們記錄蚊子平均質(zhì)量約為1x10-5公斤。課本P.6物理量的測量與單位第二節(jié)物理量的測量與單位現(xiàn)物理量的測量與單位一、時間、質(zhì)量、長度的測量(一)時間的測量與單位人類很早就發(fā)現(xiàn)時間週期性的概念，如晝夜變化、月的盈虧、和春夏秋冬的四季輪替（圖1-15），或因為時間的不可逆，更珍惜計時的技術(shù)。課本P.6物理量的測量與單位一、時間、質(zhì)量、長度的測量(一)時間的測量物理量的測量與單位為精確表示時間，早期是將地球上任一地點連續(xù)兩次正對太陽的時間間隔，定義為一太陽日。並將整年內(nèi)測到的太陽日加以平均，稱為平均太陽日。而一平均太陽日定為24小時，1小時定為60分，1分定為60秒，因此1秒是一平均太陽日的86400分之1。課本P.6物理量的測量與單位為精確表示時間，早期是將地物理量的測量與單位近代科學(xué)家得知原子中的一些振動有極精確的週期性，也很容易在各國的實驗室中複製得到。1967年，國際度量衡會議再次定義將銫-133原子振動9,192,631,770次所需時間定義為1秒。這種由原子振動為基礎(chǔ)的時間標(biāo)準(zhǔn)，不易受溫度、壓力等外在環(huán)境影響，有較好的恆定性（圖1-16）。課本P.6物理量的測量與單位近代科學(xué)家得知原子中的一些物理量的測量與單位課本P.6物理量的測量與單位課本物理量的測量與單位(二)長度的測量與單位長度的測量是將被測長度與一標(biāo)準(zhǔn)長度做比較。1792年取經(jīng)巴黎子午線由北極到赤道長度的一千萬分之一為標(biāo)準(zhǔn)長度，稱為一公尺（圖1-17）。圖1-17十八世紀(jì)時，取北極經(jīng)巴黎到赤道子午線長度的一千萬分之一為標(biāo)準(zhǔn)長度，稱為一公尺課本P.6物理量的測量與單位(二)長度的測量與單位長度的測量是將被測長物理量的測量與單位1889年法國依此做了一支鉑銥合金標(biāo)準(zhǔn)尺（圖1-18），存放在法國賽佛國際度量衡標(biāo)準(zhǔn)局中。1983年第十七屆國際度量衡會議中，將光速定為299,792,458公尺/秒，而1公尺就是光在299,792,458分之一秒內(nèi)於真空中所走過的長度。課本P.7物理量的測量與單位1889年法國依此做了一支鉑銥合金標(biāo)準(zhǔn)尺（物理量的測量與單位有些英語國家在長度測量上仍使用英制單位，英制單位和公制單位的關(guān)係為1吋＝2.54公分，1呎＝0.3048公尺；1公分＝0.3937吋，1公尺＝3.28呎。表1-1、表1-2為公制與英制的長度單位與換算關(guān)係。課本P.7物理量的測量與單位有些英語國家在長度測量上仍物理量的測量與單位課本P.7物理量的測量與單位課本物理量的測量與單位課本P.765物理量的測量與單位課本65物理量的測量與單位課本P.7物理量的測量與單位課本物理量的測量與單位課本P.7物理量的測量與單位課本物理量的測量與單位課本P.8物理量的測量與單位課本物理量的測量與單位(三)質(zhì)量的測量與單位質(zhì)量的單位為公斤，其原始定義為「在一大氣壓下溫度4℃時體積1公升的純水的質(zhì)量」，1889年第一屆國際度量衡會議採用的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是一個鉑銥合金所製造的圓柱形公斤原器（圖1-19），它的質(zhì)量便定義為一公斤。課本P.8物理量的測量與單位(三)質(zhì)量的測量與單位質(zhì)量物理量的測量與單位(三)質(zhì)量的測量與單位並以鉑銥合金製成公斤原器作為標(biāo)準(zhǔn)，存放在法國賽佛國際度量衡標(biāo)準(zhǔn)局。表1-4為質(zhì)量的公制單位課本P.8物理量的測量與單位(三)質(zhì)量的測量與單位並以鉑銥合金製成公斤物理量的測量與單位(三)質(zhì)量的測量與單位表1-5為公制與英制質(zhì)量單位轉(zhuǎn)換的關(guān)係。我國質(zhì)量的最高標(biāo)準(zhǔn)─鉑銥原級砝碼現(xiàn)存於新竹工業(yè)技術(shù)研究院的量測技術(shù)發(fā)展中心。課本P.8物理量的測量與單位(三)質(zhì)量的測量與單位表1-5為公制與英制物理量的測量與單位課本P.8物理量的測量與單位課本物理量的測量與單位課本P.8物理量的測量與單位課本物理量的測量與單位課本P.9物理量的測量與單位課本物理量的測量與單位二、介紹國際單位制當(dāng)各國科技交流愈加頻繁熱絡(luò)，因為風(fēng)俗民情差異造成的測量單位互有長短。1960年於巴黎第11屆國際度量衡會議，協(xié)議統(tǒng)一科學(xué)用單位，正式訂定了國際單位制，簡稱SI制。1971年第14屆國際度量衡會議採用七個基本單位。這些國際單位中文名稱、符號詳列如表1-6：課本P.9物理量的測量與單位二、介紹國際單位制當(dāng)各國科物理量的測量與單位課本P.9物理量的測量與單位課本物理量的測量與單位由於實際測量單位範(fàn)圍很廣，所以將基本單位前加上字首，即可方便地將基本單位縮小或放大若干倍，茲將常用的字首與倍數(shù)列於表1-7：課本P.9物理量的測量與單位由於實際測量單位範(fàn)圍很廣，物理量的因次與因次分析三、物理量的因次與因次分析一.物理量的因次力學(xué)中可以直接量測其量值大小的如長度、質(zhì)量、時間等，稱為基本量，這些基本量相互之間沒有關(guān)係、各自獨立。這些基本量的因次分別表示為：長度以〔L〕表示，質(zhì)量以〔M〕表示，時間以〔T〕表示，稱為基本因次。課本P.10物理量的因次與因次分析三、物理量的因次與因次分析一.物理量的物理量的因次與因次分析其他由基本量定義或組合的物理量稱為導(dǎo)出量，如：面積為長度乘以寬度，因次表示如下面積＝長度?x寬度＝〔L〕?x﹝L〕＝〔L〕2

又如體積為長度乘以寬度乘以高度，因次表示如下體積＝長度?x寬度?x高度=﹝L〕x﹝L〕x﹝L〕＝〔L〕3課本P.10物理量的因次與因次分析其他由基本量定義或組合的物理量稱為導(dǎo)出物理量的因次與因次分析課本P.10物理量的因次與因次分析課本物理量的因次與因次分析課本P.10物理量的因次與因次分析課本物理量的因次與因次分析二.因次守恆在物理學(xué)的任何等式中，常包含多個物理量的數(shù)學(xué)關(guān)係的組合，透過因次分析，最後每一項因次必須相同，方程式等號的左邊與右邊要有相同的因次。因此我們也可以利用因次分析來判斷計算的正確性或推論各物理量間的關(guān)係，而所有理論基礎(chǔ)導(dǎo)出的方程式都要具因次一致性。課本P.10物理量的因次與因次分析二.因次守恆在物理學(xué)的物理量的因次與因次分析課本P.10物理量的因次與因次分析課本物理量的因次與因次分析課本P.10物理量的因次與因次分析課本物理量的因次與因次分析課本P.11物理量的因次與因次分析課本課本P3物理學(xué)與其他科技的關(guān)系課件CHAPTER

1緒論第一節(jié)物理學(xué)與其他科技的關(guān)係第二節(jié)物理量的測量與單位第三節(jié)物理量的因次與因次分析CHAPTER1緒論第一節(jié)物理學(xué)與其他科技的關(guān)係第二節(jié)第一節(jié)物理學(xué)與其他科技的關(guān)係一、物理學(xué)與其他科技的關(guān)係簡介物理學(xué)探討的方向，及其涵蓋的範(fàn)疇物理（Physics）一詞源自希臘文的「自然」，早期稱為「自然哲學(xué)」。人類自古以來，從日常生活中觀察到許多現(xiàn)象，產(chǎn)生千頭萬緒的知識與問題，在對這些千頭萬緒的知識與問題不斷地探索與進行分門別類的研究當(dāng)中，逐漸累積成豐富、有系統(tǒng)的知識。課本P.2第一節(jié)物理學(xué)與其他科技的關(guān)係一、物理學(xué)與其他科技的關(guān)係簡介物物理學(xué)與其他科技的關(guān)係物理學(xué)所探討的方向，大如星球、太陽等宇宙構(gòu)成及來源；小如原子、質(zhì)子等微觀粒子的組成及性質(zhì)。而在知識累積成長的基石下，發(fā)展出良好的實驗研究工具，來探索更深入的自然科學(xué)結(jié)構(gòu)與變化。物理學(xué)涵蓋的範(fàn)疇包含力學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、近代物理等。課本P.2物理學(xué)與其他科技的關(guān)係物理學(xué)所探討的方向，大物理學(xué)與其他科技的關(guān)係1.力學(xué)是研究力與物體運動的關(guān)係，力學(xué)的應(yīng)用有槓桿、斜面、滑輪（圖1-1）、輪軸等。課本P.2物理學(xué)與其他科技的關(guān)係1.力學(xué)是研究力與物體運動的關(guān)係，力學(xué)物理學(xué)與其他科技的關(guān)係2.光學(xué)是研究光的現(xiàn)象，光學(xué)的應(yīng)用有面鏡、透鏡、光纖、雷射、3D影像、望遠(yuǎn)鏡（圖1-2）、顯微鏡等。課本P.2物理學(xué)與其他科技的關(guān)係2.光學(xué)是研究光的現(xiàn)象，光學(xué)的應(yīng)用有面物理學(xué)與其他科技的關(guān)係3.熱學(xué)是研究熱的現(xiàn)象，熱學(xué)的應(yīng)用有聖誕燈、熱氣球、蒸汽機（圖1-3）、汽（柴）油引擎、冰箱、冷氣機等。課本P.2物理學(xué)與其他科技的關(guān)係3.熱學(xué)是研究熱的現(xiàn)象，熱學(xué)的應(yīng)用有聖物理學(xué)與其他科技的關(guān)係4.電磁學(xué)是研究與電磁相關(guān)的所有現(xiàn)象，電磁學(xué)的應(yīng)用有電磁爐、馬達、發(fā)電機、無線通訊、雷達天線、微機電系統(tǒng)、通訊衛(wèi)星（圖1-4）等。課本P.2物理學(xué)與其他科技的關(guān)係4.電磁學(xué)是研究與電磁相關(guān)的所有現(xiàn)象，物理學(xué)與其他科技的關(guān)係5.近代物理是從微觀角度研究物質(zhì)的組成及其間的交互作用。近代物理的應(yīng)用有X射線的應(yīng)用、二極體、電晶體、探針掃描式顯微鏡、電子顯微鏡、核能的使用、奈米科技（圖1-5）等。課本P.2物理學(xué)與其他科技的關(guān)係5.近代物理是從微觀角度研究物質(zhì)的組成物理學(xué)與其他科技的關(guān)係十九世紀(jì)結(jié)束時，物理學(xué)研究領(lǐng)域涵蓋了力學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)，統(tǒng)稱為古典物理學(xué)。二十世紀(jì)初期，革命性的量子力學(xué)理論誕生，在實驗上陸續(xù)發(fā)現(xiàn)電子與原子核內(nèi)的中子、質(zhì)子，此外，愛因斯坦創(chuàng)建相對論重新詮釋了物理學(xué)的時空概念，改變以往我們對物理世界的看法。在二十世紀(jì)所發(fā)展的物理學(xué)稱為近代物理學(xué)。課本P.2~3物理學(xué)與其他科技的關(guān)係十九世紀(jì)結(jié)束時，物理學(xué)物理學(xué)與其他科技的關(guān)係二、簡介物理學(xué)及其他基礎(chǔ)科學(xué)的關(guān)係自然科學(xué)按研究的對象可分類成物質(zhì)科學(xué)和生命科學(xué)兩大領(lǐng)域。物質(zhì)科學(xué)主要研究的是物質(zhì)的組成與組成物質(zhì)間的交互作用的性質(zhì)或現(xiàn)象，當(dāng)中包括了物理學(xué)、天文學(xué)、化學(xué)、地球科學(xué)等等。而生命科學(xué)主要研究的是有關(guān)生命群體部門的現(xiàn)象或分類，包括了動植物學(xué)、微生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、醫(yī)學(xué)等等。物理學(xué)與其他基礎(chǔ)科學(xué)的關(guān)係簡介如下：課本P.3物理學(xué)與其他科技的關(guān)係二、簡介物理學(xué)及其他基礎(chǔ)科學(xué)的關(guān)係物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(一)數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)是研究自然界現(xiàn)象必備的工具。數(shù)學(xué)雖不屬於自然科學(xué)的一環(huán)，但物理學(xué)的演繹與陳述，透過數(shù)學(xué)形式能作精確表達（圖1-6）。課本P.3物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(一)數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)是研究自然界現(xiàn)象必備的工物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(二)化學(xué)化學(xué)與物理涵蓋的範(fàn)圍一度模糊難辨，直到拉塞福（圖1-7）因證實原子核的存在，才有明顯的分野。儘管如此，物理與化學(xué)間仍有密切的關(guān)係。課本P.3物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(二)化學(xué)化學(xué)與物理涵蓋的範(fàn)圍一度模糊物理學(xué)與其他科技的關(guān)係因受到DNA的X射線繞射圖片的啟發(fā)促成生物學(xué)家華生與物理學(xué)家克立克進一步發(fā)現(xiàn)DNA的結(jié)構(gòu)（圖1-8）。近代生物學(xué)從微觀角度試圖解開生物所表現(xiàn)的複雜行為也與近代物理的研究方式相當(dāng)一致。(三)生物學(xué)課本P.4物理學(xué)與其他科技的關(guān)係因受到DNA的X射線繞射圖片的啟發(fā)促成物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(四)地球科學(xué)將物理應(yīng)用在地球科學(xué)研究或基礎(chǔ)分析，如地震波的性質(zhì)（圖1-9）、地球磁場的來源、地球內(nèi)部的熱流、大氣科學(xué)、海洋科學(xué)等。課本P.4物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(四)地球科學(xué)將物理應(yīng)用在地球科學(xué)研究物理學(xué)與其他科技的關(guān)係三、簡述物理學(xué)與應(yīng)用科學(xué)的關(guān)係就科學(xué)研究的目的而言，科學(xué)研究可以分為基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)兩大領(lǐng)域。將科學(xué)概念或結(jié)果具體呈現(xiàn)、為人類提供服務(wù)的科學(xué)，稱為應(yīng)用科學(xué)。應(yīng)用科學(xué)種類繁多，以下列舉幾個例子來說明物理學(xué)與應(yīng)用科學(xué)的關(guān)係。課本P.4物理學(xué)與其他科技的關(guān)係三、簡述物理學(xué)與應(yīng)用科學(xué)的關(guān)係物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(一)醫(yī)學(xué)從血壓計、靜脈注射、X射線照射、正子斷層掃描（PET）、與磁振造影（MRI）（圖1-10）都是根據(jù)物理理論設(shè)計出來的。如人體2/3的重量為水分，當(dāng)施加一射頻脈衝信號時造成氫的能量狀態(tài)發(fā)生變化輻射出電磁波。經(jīng)過磁振造影（MRI）將病理變化記錄下來。課本P.4物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(一)醫(yī)學(xué)從血壓計、靜脈注射、X射線照物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(二)建築與土木工程人類依生活所需而造橋、鋪路、建築房屋，又因地理環(huán)境因素發(fā)展出抗震、防風(fēng)、消防、供電、防洪的技術(shù)需求。更在力學(xué)及材料力學(xué)發(fā)展成熟之後，利用電腦軟體設(shè)備模擬出更安全與經(jīng)濟的建築物。課本P.4物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(二)建築與土木工程人物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(三)環(huán)境科學(xué)人類與所處環(huán)境間的關(guān)係，包含聲、光、熱、電磁場對人類的影響，對汙染物、毒物的衛(wèi)星監(jiān)控與去除，都會應(yīng)用到物理延伸的技術(shù)（圖1-11）。課本P.4~5物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(三)環(huán)境科學(xué)人類與所處環(huán)境間的關(guān)係，物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(四)太空科學(xué)從牛頓萬有引力定律及運動定律之後，物理學(xué)實現(xiàn)並豐富人們對太空的夢想。今日科學(xué)家運用電漿物理的知識分析太陽風(fēng)與行星磁場的關(guān)係，如圖1-12。課本P.5物理學(xué)與其他科技的關(guān)係(四)太空科學(xué)從牛頓萬物理學(xué)與其他科技的關(guān)係圖1-12地球的磁圈受太陽風(fēng)的影響，在面對太陽的一面，其邊界離地心的距離小於在背著太陽的方向邊界離地心的距離課本P.5物理學(xué)與其他科技的關(guān)係圖1-12地球的磁圈受太陽風(fēng)的影響，物理學(xué)與其他科技的關(guān)係1895年侖琴用X射線拍了一張他太太手的照片（圖1-13）?？茖W(xué)情報站－－放射照相術(shù)課本P.5物理學(xué)與其他科技的關(guān)係1895年侖琴用X射線拍了一張他太太手物理學(xué)與其他科技的關(guān)係今日放射照相術(shù)在工業(yè)上與醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，圖1-14為海關(guān)貨品通關(guān)檢驗的放射照相影像，顯示貨櫃中未申報走私偷運的貨品。課本P.5物理學(xué)與其他科技的關(guān)係今日放射照相術(shù)在工業(yè)上物理量的測量與單位第二節(jié)物理量的測量與單位現(xiàn)象往往極其複雜，用一般語文不易精確而詳盡地描述，因此數(shù)學(xué)語言就應(yīng)運而生了。物理學(xué)是一門實驗的科學(xué)，研究過程中如果能準(zhǔn)確地量度實驗數(shù)值，將增進物理現(xiàn)象的推估或模擬。任何的測量是將待測的物理量與一標(biāo)準(zhǔn)量做比較，因此測量的結(jié)果都必須包含數(shù)值與單位兩部分。例如我們記錄蚊子平均質(zhì)量約為1x10-5公斤。課本P.6物理量的測量與單位第二節(jié)物理量的測量與單位現(xiàn)物理量的測量與單位一、時間、質(zhì)量、長度的測量(一)時間的測量與單位人類很早就發(fā)現(xiàn)時間週期性的概念，如晝夜變化、月的盈虧、和春夏秋冬的四季輪替（圖1-15），或因為時間的不可逆，更珍惜計時的技術(shù)。課本P.6物理量的測量與單位一、時間、質(zhì)量、長度的測量(一)時間的測量物理量的測量與單位為精確表示時間，早期是將地球上任一地點連續(xù)兩次正對太陽的時間間隔，定義為一太陽日。並將整年內(nèi)測到的太陽日加以平均，稱為平均太陽日。而一平均太陽日定為24小時，1小時定為60分，1分定為60秒，因此1秒是一平均太陽日的86400分之1。課本P.6物理量的測量與單位為精確表示時間，早期是將地物理量的測量與單位近代科學(xué)家得知原子中的一些振動有極精確的週期性，也很容易在各國的實驗室中複製得到。1967年，國際度量衡會議再次定義將銫-133原子振動9,192,631,770次所需時間定義為1秒。這種由原子振動為基礎(chǔ)的時間標(biāo)準(zhǔn)，不易受溫度、壓力等外在環(huán)境影響，有較好的恆定性（圖1-16）。課本P.6物理量的測量與單位近代科學(xué)家得知原子中的一些物理量的測量與單位課本P.6物理量的測量與單位課本物理量的測量與單位(二)長度的測量與單位長度的測量是將被測長度與一標(biāo)準(zhǔn)長度做比較。1792年取經(jīng)巴黎子午線由北極到赤道長度的一千萬分之一為標(biāo)準(zhǔn)長度，稱為一公尺（圖1-17）。圖1-17十八世紀(jì)時，取北極經(jīng)巴黎到赤道子午線長度的一千萬分之一為標(biāo)準(zhǔn)長度，稱為一公尺課本P.6物理量的測量與單位(二)長度的測量與單位長度的測量是將被測長物理量的測量與單位1889年法國依此做了一支鉑銥合金標(biāo)準(zhǔn)尺（圖1-18），存放在法國賽佛國際度量衡標(biāo)準(zhǔn)局中。1983年第十七屆國際度量衡會議中，將光速定為299,792,458公尺/秒，而1公尺就是光在299,792,458分之一秒內(nèi)於真空中所走過的長度。課本P.7物理量的測量與單位1889年法國依此做了一支鉑銥合金標(biāo)準(zhǔn)尺（物理量的測量與單位有些英語國家在長度測量上仍使用英制單位，英制單位和公制單位的關(guān)係為1吋＝2.54公分，1呎＝0.3048公尺；1公分＝0.3937吋，1公尺＝3.28呎。表1-1、表1-2為公制與英制的長度單位與換算關(guān)係。課本P.7物理量的測量與單位有些英語國家在長度測量上仍物理量的測量與單位課本P.7物理量的測量與單位課本物理量的測量與單位課本P.765物理量的測量與單位課本65物理量的測量與單位課本P.7物理量的測量與單位課本物理量的測量與單位課本P.7物理量的測量與單位課本物理量的測量與單位課本P.8物理量的測量與單位課本物理量的測量與單位(三)質(zhì)量的測量與單位質(zhì)量的單位為公斤，其原始定義為「在一大氣壓下溫度4℃時體積1公升的純水的質(zhì)量」，1889年第一屆國際度量衡會議採用的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是一個鉑銥合金所製造的圓柱形公斤原器（圖1-19），它的質(zhì)量便定義為一公斤。課本P.8物理量的測量與單位(三)質(zhì)量的測量與單位質(zhì)量物理量的測量與單位(三)質(zhì)量的測量與單位並以鉑銥合金製成公斤原器作為標(biāo)準(zhǔn)，存放在法國賽佛國際度量衡標(biāo)準(zhǔn)局。表1-4為質(zhì)量的公制單位課本P.8物理量的測量與單位(三)質(zhì)量的測量與單位並以鉑銥合金製成公斤物理量的測量與單位(三)質(zhì)量的測量與單位表1-5為公制與英制質(zhì)量單位轉(zhuǎn)換的關(guān)係。我國質(zhì)量的最高標(biāo)準(zhǔn)─鉑銥原級砝碼現(xiàn)存於新竹工業(yè)技術(shù)研究院的量測技術(shù)發(fā)展中心