六年制學程/02/2014.09.04:修訂版本之間的差異
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2014年9月9日 (二) 07:25的最新修訂版本
目錄
晨課
愛因斯坦赤道的第一段「愛因斯坦赤道」和第二段「真空衰變」。
作業檢查
- 主要行動學具及網卡卡號。
- 記帳檢討。
- LHC 位置圖
- 資訊課用英文單字
前日上課內容小練習
- 說出質子是由那三顆夸克組成的,並以此解釋質子的帶電量。
- 說出中子是由那三顆夸克組成的,並以此解釋中子的帶電量。
- 從網路上找到包含十二種基本粒子的圖或表。
本單元所述,依據「標準模型」。
大強子對撞機
大型強子對撞機(LHC)是一座位於瑞士日內瓦近郊歐洲核子研究組織的對撞型粒子加速器,作為國際高能物理學研究之用。LHC已經建造完成,2008年9月10日開始試運轉,並且成功地維持了兩質子束在軌道中運行,成為世界上最大的粒子加速器設施。 大型強子對撞機是在一個圓周為27公里的圓形隧道內,該隧道因當地地形的起伏而位於地下約50至150公尺之間。隧道本身直徑三公尺,位於同一平面上,並貫穿瑞士與法國邊境,主要的部份大半位於法國。雖然隧道本身位於地底下,尚有許多地面設施如冷卻壓縮機,通風設備,控制電機設備,還有冷凍槽等等建構於其上。 加速器通道中,主要是放置兩個質子束管。由於須維持前所未有高能量的粒子運行,加速管由超導磁鐵所包覆,以液態氦來冷卻。管中的質子是以相反的方向,環繞著整個環型加速器運行。除此之外,在四個實驗碰撞點附近,另有安裝其他的二極偏向磁鐵及四極聚焦磁鐵。基本粒子
守恆律
- 在基本粒子的世界中,基本粒子可以無中生有,也可以相互淹滅,但過程必須遵守各種守恆律。
- 質能守恆:能量可以從虛無中化生成一對正反粒子,正反粒子也可以相互淹滅轉為能量。但其過程須遵守質能守恆定律。質能間的轉換比即為 E=mc2 。
- 電荷(Q)守恆:任何過程電荷總量不變。
物質基本粒子
- 十二種物質基本粒子簡單圖示
- 物質基本粒子簡表:
I世代 | II世代 | III世代 | 電荷(Q) |
---|---|---|---|
上(u) | 魅(粲)(c) | 頂(t) | 2/3 |
下(d) | 奇(異)(s) | 底(b) | -1/3 |
微中子(νe) | 渺微中子(νμ) | 濤微中子(ντ) | 0 |
電子(e) | 渺子(μ) | 濤子(τ) | -1 |
- 上表諸粒子均有靜質量,參與重力作用。
- 只有 I世代 的基本粒子是穩定的。
- 質子與中子的組成
載力基本粒子
粒子 | 自旋 | 電荷 | 質量 | 作用力 | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
玻色子 整數自旋 | 規範傳播子 | 光子(γ) | 1 | 0 | 0 | 電磁力 | |
弱玻色子 | W± | 1 | ±1 | 15.7萬 | 弱力 | ||
Z | 1 | 0 | 17.8萬 | 弱力 | |||
膠子(g) | 1 | 0 | 0 | 強力 | |||
引力子(G) | 2 | 0 | 0 | 重力 | |||
希格斯粒子(H) | 0 | 0 | 待測 | 電弱 |
基本作用力:力(荷、場、傳播子)
- 電磁力:電荷透過發射或吸收光子產生作用力。
- 弱作用力:夸克透過發射或吸收弱玻色子改變風味(種類),因為比電磁力弱所以叫弱作用力。
- 強作用力:夸克透過發射或吸收膠子,而束縛在一起。
- 萬有引力:帶質量的粒子透過交換重力子相互產生引力。
- 希格斯機制,帶質量的基本粒子和希格斯粒子間的作用減慢速度。
剩餘的強作用力
質子或中子中的夸克與另一質子或中子中的夸克產生強作用力,克服質子間的排斥力,使原子核不致飛散。
剩餘的電磁作用力
原子中的質子與另一原子中的電子產生的吸力,克服原子間的斥力,使原子可以結合成分子。
質量與重力的區別
- 質量:希格斯機制,空間中布滿希格斯粒子,明星來了「粉絲希格斯粒子」圍上去,使明星變得前進緩慢,形成「慣性」,這是質量的起源。如果非明星來了,將以光速通過布滿希格斯粒子的空間。
- 重力:兩個有質量的粒子,可以對拋重力子,形成重力。
「標準模型」主程式
世界上最美的方程式 質能時空制定公制單位的順序:空、質、時、能
公制單位
- 國際度量衡局:1875年5月20日依據《米制公約》成立,在法國。
- 國際度量衡大會:為維護1875年訂定的米制公約制訂的國際單位制(SI制)所召開的各國會議。下一次是 2014 年。
進一步的資料可參考單位換算
主要基本單位
- 長度、時間、質量
- meter,m:米、公尺。
- second,s:秒
- gram,g:克
- 公制前綴
前綴 | 符號 | 數值 | 科學符號 |
yotta | Y | 1,000,000,000,000,000,000,000,000 | 1024 |
zetta | Z | 1,000,000,000,000,000,000,000 | 1021 |
exa | E | 1,000,000,000,000,000,000 | 1018 |
peta | P | 1,000,000,000,000,000 | 1015 |
tera | T | 1,000,000,000,000 | 1012 |
giga | G | 1,000,000,000 | 109 |
mega | M | 1,000,000 | 106 |
kilo | k | 1,000 | 103 |
hecto | h | 100 | 102 |
deca | da | 10 | 101 |
無前綴 | 1 | 100 | |
deci | d | 0.1 | 10¯1 |
centi | c | 0.01 | 10¯2 |
milli(毫) | m | 0.001 | 10¯3 |
micro(微) | μ | 0.000001 | 10¯6 |
nano(奈) | n | 0.000000001 | 10¯9 |
pico(皮) | p | 0.000000000001 | 10¯12 |
femto(飛) | f | 0.000000000000001 | 10¯15 |
atto(阿) | a | 0.000000000000000001 | 10¯18 |
zepto(介) | z | 0.000000000000000000001 | 10¯21 |
yocto(攸) | y | 0.000000000000000000000001 | 10¯24 |
四大基本單位的起源
- 時間:
- 傳統:定地球自轉一週為一天,一天切成廿四小時,一小時切為六十分,一分切為六十秒。
- 用輻射週期微調:1967年第13屆國際度量衡大會決議改採「一秒等於銫133原子於基態之兩個超精細能階間躍遷時所放出輻射的週期之9,192,631,770倍之持續時間」。
- 長度:
- 傳統:定地球圓週為四萬公里,一公里切成一千公尺。做成鉑銥公尺原器。公里:KM或km,公尺:M或m,公分:CM或cm,公厘:Mm或mm。
- 用光速微調:1983年第17屆國際度量衡大會(CGPM)決議改採「光在真空中於299792458分之1秒所行進的距離」。
- 質量:
- 傳統:一立方公分的純水在4℃時的質量定義為一公克(簡稱克),然後做成鉑銥公斤原器,由1901年第3屆國際度量衡大會決議採用至今。但發現其質量會發生變化。公斤:Kg,公克或克:g,毫克:mg,微克:µg,奈克:ng。
- 未來:希望以自然界常數為單位,但仍未做到。
- 顆粒數:莫耳(mole),6.022×1023顆。
- 1莫耳質子,1克;1莫耳中子,1克。
- 12克碳12(12C)所含的原子數。
能量單位
- 能量:焦耳(J),質量一公斤,速度每秒一公尺所攜帶的動能為半焦耳。
- 1卡=4.18675焦耳,約為4.2焦耳。將一克的水升高一度,更詳細的講法是將l克的純水,由溫度14.5℃上升至15.5℃之所需之熱量。
- 能量諸形式:
- 動能:1/2*m*v2
- 熱能:許多分子的平均動能就是溫度,熱能=溫度增加*比熱*質量。
- 質能:mc2,C為光速。
- 電能:電壓(電位差)*電量=功率*時間
- 光能:光能=h(普朗克常數)*ν(頻率),單位焦耳。普朗克常數h=6.626*10-34
- 位能:來自粒子的吸引或排斥。
- 重力位能:mgh
- 鍵能:電子軌域位能
- …
電的基本單位
- 電量:庫侖(C),為6.24146×1018顆電子的帶電量。電子帶電量為1.6021892×10-19庫侖,
- 電流:安培(A),每秒通過一庫倫的流量。
- 電壓:伏特(V),每庫侖作功多少焦耳。
- 電功率:瓦(W),每秒作功多少焦耳。
導出單位
- 力:牛頓(N),將一公斤質量的物體,每秒增加速度一米的力。
能量轉換練習
- 同學舉例並討論。
- 小小計算練習。動能的公式為:動能=1/2*質量*速度2,能量單位為焦耳、質量單位為公斤、速度單位為:公尺/秒,請求下列三顆球的動能:
- 一公斤的壘球,速度每秒一公尺。
- 兩公斤的鐵球,速度每秒一公尺。
- 一公斤的棒球,速度每秒兩公尺。
- 一公斤的壘球動能為2焦耳,求此球的速度。
溯溪/攀岩/垂降
- 日期:2014.09.10(三)上午9:00~下午4:00
- 地點:新北市三峽區插角國小
- 指導教練:蔡志昌教練
集合、解散時間地點
- 集合時間:2014.09.10(三)上午8:00
- 集合地點:捷運永寧站1號出口
- 解散時間:約下午4:30
- 解散地點:捷運永寧站
出席人數與分組
- 人數統計
- 學生:21人(施馨檸、范鎮鈞請假)
- 老師:4人
- 家長:2人
- 分組(依腰圍大小略分)
- 張繡蕾、楊京典、曾明哲、柯欣妤、張子宜、蔡依緁、子宜爸爸(君溥)
- 施雅敏、黃玟淇、李彥廷、李哲寬、柯智懷、邱申晴
- 游士賢、丁禾、沈昀羲、陳又甄、莊惟智、陳思諭、施棋澧
- 丁丁、洪仁益、劉國安、謝酲洊、溫書桓、葉奕宏、惟智爸爸(旻龍)
交通
- 請家長協助從捷運永寧站接駁到三峽插角國小,約40分鐘車程。
- 可協助接駁需確認的家長
- 申晴家(可載10人):邱申晴、陳又甄、沈昀羲、陳思諭、柯欣妤、丁禾、丁丁
- 子宜家(4人):張子宜、柯智懷、李彥廷、張繡蕾
- 奕宏家(4人):葉奕宏、楊京典、劉國安、李哲寬
- 惟智家(4人):莊惟智、溫書桓、洪仁益、謝酲洊
- 雅敏車(4人):黃玟淇、蔡依緁、曾明哲、游士賢
- 施棋澧自行前往
用餐
- 鱷魚組
- 丁丁:和風咖哩飯定食
- 丁禾:日式壽喜飯定食
- 黃玟淇:日式壽喜飯定食
- 蔡依緁:日式壽喜飯定食
- 溫書桓:日式豬排定食
- 洪仁益:日式豬排定食
- 謝酲洊:素食
- 海龜組
- 施雅敏:和風咖哩飯定食
- 葉奕宏:日式壽喜飯定食
- 施棋澧:香脆雞腿排定食
- 李哲寬:日式壽喜飯定食
- 邱申晴:肉絲炒麵
- 陳又甄:香酥雞排定食
- 沈昀羲:香酥雞排定食
- 飛龍組
- 張繡蕾:和風咖哩飯定食
- 柯智懷:香酥雞排飯定食
- 莊惟智:香脆雞腿排定食
- 李彥廷:和風咖哩飯定食
- 楊京典:日式豬排飯定食
- 陳思諭:和風咖哩飯定食
- 柯欣妤:什錦湯麵
- 楓凜組
- 游士賢:和風咖哩飯定食
- 張子宜:和風咖哩飯定食
- 劉國安:香脆雞腿排飯定食
- 曾明哲:和風咖哩飯定食
- 家長
- 旻龍:素食
流程
時間 | 活對內容 | 地點 | 備註 |
---|---|---|---|
08:00 | 集合前往插角國小 | 捷運永寧站 | 學程老師 |
09:00 | 報到編組 | 插角國小綜合教室 | 教練 |
09:20 | 垂降基本知識與體驗 1.活動規則說明 2.器材介紹與示範 |
插角國小垂降場 | 教練 |
10:30 | 攀岩基本知識與體驗 1.活動規則說明 2.器材介紹與示範 |
插角國小攀岩場 | 教練+老師 |
12:00 | 用餐+小憩 | 插角校園 | 自備午餐 |
13:00 | 溯溪基本知識與體驗 1.活動規則說明 2.器材介紹與示範 |
插角溪流(大豹溪支流) | |
15:30 | 回饋與分享 | 搭校車到三峽者先離開 | |
16:00 | 泡湯 | 大板根森林遊樂區 | 自由參加 |
- 活動內容以當天氣候及環境、學生的行動力再行決定內容的深淺度…
當天穿著
- 短袖
- 長褲(勿太薄或易吸水的)
- 布鞋
- 長頭髮的同學要將頭髮紮起來
攜帶物品
- 換洗衣服一套
- 大浴巾一條
- 小毛巾一條
- 可以下水的鞋子(布鞋)
- 大人襪子一雙(套在鞋子外面,可以當作簡易溯溪鞋)
- 遮陽帽
- 水壺
- 小點心
- 午餐(申晴爸爸請客)
- 拖鞋或涼鞋
- 泳衣泳帽
- 裝濕衣服的塑膠袋
連絡人
- 邱琍貞(申晴媽媽)
- 蔡志昌教練
備註
- 本次活動場域為插角國小免費提供~請以尊重的心對待此環境生生存的所有動植物昆蟲(教練強調:如有人刻意破壞或殺生,即取消本課所有課程體驗活動)
- 本次活動帶領者蔡志昌教練為專業級教練,免費為六年制學程師生上課,故請尊重教練並隨時聽從教練的指導
- 活動進行前請分四組(內含一位老師),請依照腰圍相同者一組(因應裝備需求)
- 活動開始後,教練會使用活動代幣;學員可依照課程進行中的態度語學習力,將給予代幣,代幣為之後所有活動與體驗課程的費用(例如:上廁所10元、體驗課程100元……),提高學員參與的興趣及動力(另實施:冷板凳條款→如活動過程中違規者,請排最後一個)