高職基礎物理.ppt

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1、第一章物理學簡介與基本測量1-1物理學簡史1-2物理基本測量與單位1-1物理學簡史「科學」的英文字”Science”一字源自於拉丁文字根”Scientia”變化而來，其涵義為「知識」，乃是由亞里斯多德(Aristotle,384-355B.C.)所提出的觀念。物理學則是一切科學的根本，早期時物理學被稱為自然哲學(naturalphilosophy)，其探討的觀點是自然界最基本的層面，舉凡時間與空間的概念、物質與能量的關係，都包括在其研究的範圍。回第一章回上一頁古老的自然科學是與哲學融合在一起的，稱為自然哲學，很多的理論不是依據實驗得來，完全是一種思考的產物。公元前

2、300年時希臘文化發達，當時的代表人物是偉大的哲學家及數學家阿基米德，他在物理上的著名學說是浮力原理及槓桿原理，他的生平沒有詳細記載，但關於他的許多故事卻廣為流傳。回第一章回上一頁阿基米得利用槓桿滑輪做出的守城武器，可將船隻勾起後升起，再摔到海上，使其毀壞。回第一章回上一頁羅馬滅亡後，人類在物理學，乃至整個科學進入一個停滯期，基督教的神學主宰一切，人們的生活重心在關心宗教和死後的生活，而現世的生活反而遭到忽略。經過一千多年的黑暗時期，人們開始對許多事情發生疑問，並尋求答案，不再盲目接受。十五世紀初期在義大利興起的文藝復興是將科學從神學禁錮中解放出來的轉捩點。回第一章

3、回上一頁地心說與日心說受到人類的主觀直覺，以及在西方教會的強力支持下，「地心說」延續流傳了一千三百年之久，在中古世紀的歐洲，教會甚至禁止人們有不同於「地心說」的想法。哥白尼在1543年發表《天體運行論》，提出與神學相違背的觀點，認為太陽位於靠近宇宙中心的地方並靜止不動，最外面是恆星天球，其次為土星、木星、火星、地球、金星和水星，地球則每年繞日一周。回第一章回上一頁日心說示意圖回第一章回上一頁克卜勒依據哥白尼的學說，且幸運的繼承了天文學家第谷所紀錄下來的天文資料，歸納出有名的行星運動三定律，這三個定律將太陽系用數學結成一體，更加肯定哥白尼學說的正確性。伽利略相傳曾在比

4、薩斜塔上做自由落體的實驗，且因為支持哥白尼日心說的理論，而受到宗教審判與壓迫。伽利略探討自然界的物理現象，重視實驗觀測，再經分析歸納後形成基本觀念。回第一章回上一頁回第一章回上一頁古典物理學一、力學古典力學是描述具有質量的物體受力時，其運動方式的變化以及相互間的規則。在牛頓之前，描述物體運動的基本觀念與數學方法皆已大致建立，其中的代表性人物是克卜勒與伽利略，但最後集大成的是牛頓。他發現了『萬有引力定律』和『三大運動定律』，且利用他發明的微積分，在理論上推導出克卜勒的行星運動定律。回第一章回上一頁二、光學西方很早就有光學知識的記載，歐幾里得的《反射光學》研究了光的反射

5、；但光學真正形成一門科學，應該從建立反射定律和折射定律的時代算起。光的本性也是光學研究的重要課題。牛頓提倡的『粒子說』把光看成是由微粒組成，而海更士則主張光是一種波。『波動說』和『粒子說』的擁護者們相互爭論了好幾個世紀。回第一章回上一頁三、熱學熱學發展史可從伽利略發明的「水溫度計」開始，在經過溫度計不斷的改良後，為熱學的「定量」實驗打下基礎。古時候的人認為：「熱」是一種會傳播、會流動的「物質」。科學家冉福得對熱質說所解釋的一些現象產生懷疑，並在做了各種實驗後提出熱的「運動說」，以駁斥「熱質說」。回第一章回上一頁焦耳從事熱功當量的實驗研究，累積了三、四十年的熱功當量實

6、驗數據，以實驗證實熱也是一種能量的形式，能量的轉化與守恆定律才得以確立。回第一章回上一頁四、電磁學古典電磁學發展史基本上可以分為三期：(一)法拉第之前，是電與磁的發現。(1)這時候的電學與磁學是分開發展的。(2)靜磁現象和靜電現象很早就受到人類注意。吉伯特提出「地球是一個大磁石」的看法。回第一章回上一頁(3)杜非可說是當時深入探討靜電現象的第一人，他提出「二流體學說」的理論，來說明已知的靜電現象。(4)富蘭克林提出了「一流體說」的理論，並且首先使用正、負來描述不同的電。(5)庫侖發明了極靈敏的扭轉天平，並用巧妙而精密的方法檢驗了電力和萬有引力一樣，具有和距離二次方成

7、反比的定律，稱為庫侖定律。回第一章回上一頁(二)法拉第時期，是電磁感應現象的萌芽與發展。(1)本時期最主要的兩個重大發現是厄斯特（Oersted）發現電流會產生磁場，以及法拉第（Faraday）發現變化磁場能夠產生電流。(2)1800年伏打發明電堆，提供了產生恆定電流的電源，使科學家得以從各方向研究電流的效應，自此電學由靜電走向動電。回第一章回上一頁(3)安培找出了兩小段電流作用力之量化描述，可以計算各種形狀的導線間的作用力。這就是電磁學中第二個最重要的定理「安培定律」。(4)法拉第從實驗中證實:當一個封閉線圈內的磁場發生變化時，在導線上會感應出電流，這就是著名