1: 单位和度量
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缩略图是惠而浦银河系的缩略图，我们将在本章的第一部分中对其进行研究。 星系与原子一样巨大，但同样的物理定律描述了两者以及自然界的所有其余部分，这表明了宇宙中潜在的统一性。 物理定律少得令人惊讶，这意味着自然界表面复杂性具有根本的简单性。 在本文中，您将了解物理定律。 星系和原子似乎与你的日常生活相去甚远，但是当你开始探索这个范围广泛的主题时，你可能很快就会意识到，无论你的人生目标或职业选择如何，物理学在你的生活中起着比你最初想象的要大得多的作用。
- 1.1：《单位和测量前奏》
- 物理定律少得令人惊讶，这意味着自然界表面复杂性具有根本的简单性。 在本文中，您将了解物理定律。 星系和原子似乎与你的日常生活相去甚远，但是当你开始探索这个范围广泛的主题时，你可能很快就会意识到，无论你的人生目标或职业选择如何，物理学在你的生活中起着比你最初想象的要大得多的作用。
- 1.2: 物理学的范围和规模
- 物理学就是试图找到描述所有自然现象的简单定律。 它在包括长度、质量和时间在内的各种尺度上运行。 科学家试图通过制定模型、理论和定律来描述世界。 它们利用几个数量级的数字来跟踪和比较在特定尺度上发生的现象。
- 1.3: 单位和标准
- 单位制由少量基本单位构成，这些基本单位是通过对传统选择的基本量进行精确测量来定义的。 两种常用的单位制是英制单位和 SI 单位。 SI 单位是公制单位制，这意味着值可以通过系数 10 来计算。 长度、质量和时间的 SI 基本单位分别为米 (m)、千克 (kg) 和秒 (s)。
- 1.4: 单位换算
- 乘以换算系数允许数量改变单位。 操作的完成方式必须是取消你想要移除的单位，你想要最终得到的单位会被保留。 单位遵守代数规则，因此，例如，如果一个单位是平方，则需要两个因子才能将其取消。
- 1.5: 尺寸分析
- 物理量的维度只是其从中得出的基本量的表达。 所有表示物理定律或原理的方程必须在维度上保持一致。 这个事实可以用来帮助记住物理定律，作为检查物理量之间声称的关系是否可能的一种方式，甚至可以得出新的物理定律。
- 1.6: 估计值和费米计算
- 估算是根据先前的经验和合理的物理推理，对物理量的值进行粗略的有根据的猜测。 在进行估算时可能有帮助的一些策略如下：1) 从较小的长度中获得较大的长度。2) 从长度中获取面积和体积。3) 从体积和密度中获取质量。4) 如果所有其他方法都失败了，则将其绑定。 一个 “sig. fig.” 没问题。5) 问问自己：这有什么意义吗？
- 1.7: 重要数字
- 测量值的精度是指测量值与可接受的参考值的接近程度。 测量值的精度是指重复测量之间的一致性有多接近。 重要数字表示测量工具的精度。 使用测量值执行数学运算时，有一些规则可以标准化最终答案的精度。
- 1.8: 解决物理学中的问题
- 此文本图中使用的求解物理问题过程的三个阶段如下：1) 策略：确定涉及哪些物理原理，并制定使用它们来解决问题的策略。2) 解决方案：进行必要的数学运算，以获得具有正确单位的数值解。3)重要性：检查解决方案以确保其合理性并评估其重要性。
缩略图：此图像可能显示任意数量的内容。 它可能是水箱里的漩涡，或者可能是为美术课制作的油漆和闪亮珠子的拼贴画。 如果不知道以我们都能识别的单位（例如米或英寸）为单位的物体的大小，就很难知道我们在看什么。 实际上，这张照片显示的是惠而浦星系（及其同伴星系），其直径约为60,000光年（横跨约6×10 17 千米）。 （来源：S. Beckwith（stScI）哈勃遗产团队、（stsci/Aura）、欧空局、美国宇航局）