單元貳：測 量
一、 測量的意義
(一)科學的方法和觀察：
1.在科學探究的過程中須對事物做週密的觀察，而測量則在觀察過程中不缺少的方法之一。
2.以人的感官直接判斷物體的長度是不可靠的，為了得到準確的資料，就必須透過儀器來測量，並配合正確的觀察方法與紀錄方式。
3.凡是物理量皆需用到測量，而物理學上最基本的三個物理量為：長度、質量、時間，稱為三大基本物理量，在本單元會提及長度和質量的測量，至於時間的測量會在主題：力與運動中詳述。
4.可以用數的事物不需要測量，例如：班級的人數、一本書有幾張紙、撲滿內有多少錢…等。
5.測量是一種科學方法，可以幫助人類更瞭解事物的特性，做有系統的分析和整理，獲致科學的定理、定律，進而對未知的事物做出推論並加以證實。
(二)測量的意義和方法：
1.要清楚描述一個測量結果，必須包含「數字」和「單位」兩部分：
測量＝數字＋單位
2.數字部分是由一組準確值和一位估計值所組成，凡是測量就必須要做「估計」，而估計必定會有誤差，所以測量必定有誤差。
3.所選用的單位也需經過大家公認，才能在人與人之間有正確傳達。
4.市面上常見的直尺
(1)最小刻度為
(2)量出的長度只能準確顯示到公分的下一位(即最小刻度)，如圖一所示：
(3)介於相鄰兩個最小刻度之間的部分，則是依靠估計而得，估計的數字會因每個人的判斷差異而有所不同。
(4)如果將此一測量結果換算成其他長度單位，則數字部分也要跟著放大或縮小。
5.任何測量都會有某種程度上的誤差，因此每次測量結果不一定相同。造成誤差的原因很多，常見的有：
(1)可能是儀器本身不夠準確。
(2)人為操作失當。
(3)因估計值的差異而產生。
(三)測量的操作方法：
1.求平均值：測量無法避免誤差，但可以盡量將其減少，在減少誤差的措施中，求平均值就是一種簡便而有效的方法。
(1)在實驗觀察中的測量，須要多次的測量，再求取其平均值，如此可以使誤差降低，所得數據較為準確。
(2)在多次的測量後所得的結果在求平均值之前，應先將檢視這些數據，將誤差太大或錯誤的測量捨棄不計，再將剩餘的測量結果求取平均值。
(3)求出平均值後，仍取相同單位之估計值即得一較準確的測量結果。
2.體積的測量：
(1)我們常用量筒作為測量液體體積的工具，但因量筒盛裝液體時，液面並非水平，因此讀取量筒刻度時，不僅要注意紀錄到最小刻度的下一位，視線更需平視液面中央處。（如圖二）
(2)圖二中量筒的最小刻度為0.1ml，估計位在0.1ml的下一位，故測量的結果記錄為：4.00ml。
(3)量筒也可以用來測量固體體積，但需先在量筒內裝一定量的水，在將待測物置入（沉入水中），水位升高的體積即為待測物的體積，這種測量物體體積的方法稱為「排水法」。
二、 質量的測量
(一)質量的定義：
1.質量就是物質所含的量，以公制單位而言質量的單位為：公斤、公克。
2.將一塊黏土，捏成不同的形狀，雖然它的形狀產生改變，但因含有同樣多的物質，所以稱它們的質量相等。
3.報紙和雜誌也都是由相同的物質(紙張)組成，在同一地點，以左右手分別拿起雜誌和報紙，感覺上拿雜誌所需的力量較大，這是因為雜誌含有較多量的紙張，所以雜誌的質量較大。
(1)不同物質組成的兩個物體，也可以藉由人體雙手平伸來感知物體輕重，判斷出物體質量大小，但其結果較不客觀。
(2)只憑人的感覺，往往不夠精確，因此可藉助儀器，如：等臂天平，讓待測物體與砝碼保持平衡來測量物質之質量。
(二)質量的測量：
1.測量質量的工具為天平，質量的標準單位：標準公斤。
2.國際公認的;質量標準是以設在法國的國際度量衡局內的『鉑銥合金圓柱』為根據，其質量定為
3.上皿天平：（如圖一所示）是測量質量最常用的儀器。操作的步驟如下：
(1)秤盤上不放置任何物體，調整天平的校準螺絲，由天平的正前方直視指針，直到天平的指針左右擺動角度相等或靜止時指針停在中央零刻度，此步驟稱為「歸零」。
(2)將待測物放在天平左盤中央，以鑷子夾取砝碼放在天平右盤中央。
(3)增減天平右盤上的砝碼，直到天平的指針左右擺動角度再度相等或靜止在中央零刻度。
(4)最後將右盤內所有砝碼的公克數加起來，即等於待測物體的質量。
(5)測量的結果注意要在最小砝碼的單位下一位做估計。
4.下皿天平：又稱懸吊式等臂天平，如圖二所示：
(1)懸吊式天平，附有橫樑，橫樑上有一騎碼，橫樑上標示的讀數從0~10公克，共分成100個小刻度，每一個小刻度代表0.1公克。
(2)當天平兩臂達成平衡時，將右盤內所有砝碼的公克數加起來，再加上騎碼的讀數，後加一位估計值，即等於待測物體的質量。
(3)如圖三所示：騎碼的最小刻度為
(4)下皿天平和上皿天平指針固定的方式不同，當右盤內的物質質量較大時，上皿天平的指針會偏向右邊，而懸吊式天平指針卻偏向左邊。
5.三梁天平：
(1)因有三支具刻度的橫梁，故稱為三梁天平。
(2)測量時只需移動騎碼直到橫梁處於平衡狀態，再將所有橫梁上騎碼的讀數加起來，就是待測物體的質量。