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基礎物理 B
第一章 基本測量
BASIC PHYSICS
信樺文化
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
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
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。
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。
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。
國際標準制基本單位
表1-1 國際標準制基本單位
基本量
長 度
質 量
時 間
電 流
溫 度
物質量
光 度
單位
米
仟克
秒
安培
凱氏
莫耳
燭光
英文名稱
Meter
Kilogram
Second
Ampere
Kelvin
Mole
Candela
符號
m
kg
Sec
A
K
mole
cd
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。
制度 單 位 制 長
M.K.S.制
度 質
公尺(meter)
量 時
間
公斤(kilo-gram) 秒 (second)
公制
C . G . S . 制 公分(centi-meter)
英制 F . P . S . 制
呎(foot)
SI制
米(meter)
公克(gram)
秒 (second)
磅(pound)
秒 (second)
公斤(kilo-gram) 秒 (second )
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）。
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。
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。
公制與英制及其衍生單位(續)
表1-3 公制長度單位
與公尺之關係
中文名稱
英文名稱
英文縮寫
1000公尺
公里（仟米）
kilo-meter
Km
100
公引（佰米） hector-meter
Hm
10
公丈（什米）
deca-meter
Dm
1
公尺（米）
meter
m
0.1
公寸（分米）
deci-meter
dm
0.01
公分（厘米） centi-meter
cm
0.001
公厘（毫米） milli-meter
mm
公制與英制及其衍生單位(續)
表1-4 英制長度單位
與呎之關係
中文名稱
英文名稱
英文縮寫
6080呎
海里（浬）
nautical mile
nm
5280呎
英里（哩）
mile
mi
3呎
碼
yard
yd
1呎
呎（英尺）
foot
ft
1/12呎
吋（英吋）
inch
in
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。
長度的量度(續)
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， 圖1-2 測量值的準確度
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。
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。
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。
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。
公制與英制及其衍生單位(續)
表1-5 公制常用質量單位
中文名稱
英文名稱
英文縮寫
與公克之關係
公噸
metric ton
MT
106
公斤（仟克）
kilo-gram
kg
103
公兩（佰克）
hecto-gram
Hg
102
公錢（什克）
deka-gram
Dg
10
公克
gram
g
1
公絲（毫克）
milli-gram
mg
10-3
公制與英制及其衍生單位(續)
表1-6 英制常用質量單位
中文名稱
英文名稱
英文縮寫 與磅之關係
長噸（英制）
long ton
2240磅
短噸（美制） short ton
2000磅
磅
pound
lb
1
磅
啢（盎司）
ounce
oz
1/16磅
例題2
威廉體重132英磅，請問換算為多少公
斤？
1 磅  0.4536公斤
132  0.4536  59.8752 （公斤）
隨堂練習
小美喝著15盎司的飲料，請問換算為多
少公克？
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。
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。
中文名稱
秒
分
刻
小時
天
月
季
年
時間換算
1秒
60秒
15分＝900秒
60分＝3600秒
24小時＝1440分＝86400秒
30或31天
3個月
12個月＝365或366天
End