單位與其他

2022-10-12 08:36:02 字數 4886 閱讀 3414

【單位】在對物理量進行測量時,所規定的標準量,以便與被測量量進行比較,此標準量叫做單位。體現物質屬性的物理量各不相同,因此,物理單位也各有不同。例如,公尺是計量長度的單位,秒為計量時間的單位等等。

【物理量】量度物質的屬性和描述其運動狀態時所用的各種量值。例如,量度物質慣性的物理量是質量,描述物體運動快慢的物理量是速度等。在物理學中以時間、長度、質量、溫度、電流強度、發光強度作為基本物理量(在不同時期和不同學科中,基本量的選擇可以不同),其餘的物理量則分別按其定義由基本物理量組合而成,稱為匯出物理量。

如速度、加速度由時間、長度兩個基本量組合而成;力、能量、功等由時間、長度和質量三個基本量組合而成等等。各種物理量都有它們相應的量度單位,並以選定的物質在規定條件下所顯示的數量作為基本量單位的標誌。

【基本物理量】基本物理量是由人們根據需要選定的,在不同學科中和不同時期,選定的基本物理量有所不同。例如,在力學中選定的基本物理量是:長度、質量、時間;在熱學領域中則採用長度、質量、時間、溫度為基本物理量。

2023年前國際制中採用的基本物理量是六個,即:長度、質量、時間、電流、熱力學溫度、發光強度。2023年起又增加了物質的量為基本物理量,使基本物理量增加到七個。

【匯出物理量】匯出物理量是根據物理量的定義由基本物理量組合而成的。例如,速度就是乙個匯出物理量。它是以物體的位移和所經過時間的比來定義的,因此它就是由長度和時間這兩個基本物理量組合而成的物理量。

匯出物理量和基本物理量或匯出物理量與匯出物理量,還可以組成新的匯出物理量。從根本上說,所有的物理量都是由基本物理量構成的,在力學範疇內,所有的力學量都是由長度、質量和時間這三個基本物理量構成的;在電學領域內,除了上述三個基本量外,再加上電流這一基本量就可以匯出所有的電學物理量。應用上述七個基本物理量,便可以匯出目前物理學中的各個物理量。

【基本單位】物理量的計量,就是將物理量與作為計量單位的同類量相比較,藉以確定被量度的物理量為單位量的若干倍。則此單位量值為單位尺度,或簡稱單位。一般說來,物理量的計量單位是可以任意選擇的,單位選擇的準繩是:

使用方便,盡可能符合近代物理概念,並且有製成物質范型及複製的可能性。根據這些原則制定出的基本物理量的計量單位,叫做基本單位。對於其他物理量的計量單位則可以通過它們與基本單位的關係來確定,而稱為匯出單位。

目前在理論物理方面最通用的絕對單位制是根據2023年高斯所提出的方法建立的,基本量選取了長度、質量和時間,相應的基本單位是厘公尺、克、秒;公尺、千克、秒和英呎、磅、秒等數種組合。目前廣泛應用在工程技術領域中的重力單位制是選取長度、時間和力作為三個基本量,相應的基本單位有公尺、秒、千克力和英呎、秒、磅兩種組合。各單位制中選用的基本量和基本單位不一定限於三個。

例如:在熱力學和電磁學領域中通用的單位制,都是由四個基本單位組成,而2023年10月第十一屆國際計量大會通過的國際單位制(國際代號為 si)採用了六個基本單位:公尺、千克、秒、開氏度、安培和燭光。

在2023年第十四屆國際計量大會決定採用七個基本單位:公尺、千克、秒、安培、開爾文、摩爾和坎德拉。隨著科學技術的發展,物理基本單位的數目是在變化的,基本單位的定義也在不斷更新。

【單位制】由基本單位和它們的匯出單位的總和叫做單位制。取長度、質量和時間的單位為基本單位的,稱「絕對單位制」,它是2023年由高斯所提出的。如科學上常用的「厘公尺·克·秒制」(cgs制)就是由基本單位厘公尺、克、秒及其匯出單位如達因、爾格等組成;「公尺·千克·秒制」(mks制)是由基本單位公尺、公斤、秒及其匯出單位如牛頓、焦耳等組成;還有公尺、噸、秒為基本單位的「公尺·噸·秒制」等都是絕對單位制。

在工程領域中的重力單位制是選取長度、時間和力作為三個基本量,相應的基本單位則為,公尺、秒、公斤(力)及其匯出單位如能量單位「公斤公尺」等組成。以上都是力學上用的單位制。在上述單位制中,增添溫度的單位時,就得到熱學上用的單位制;增加電磁量的基本單位,就得到各種電磁單位制;增加光學量的基本單位,就得到光學上用的單位制。

【國際單位制】由國際計量大會通過決定採用的一種單位制。以公尺、公斤(千克)、秒、安培,開爾文、坎德拉、摩爾作為基本單位,其他單位均由這七個單位匯出。各基本單位規定如下:

(1)公尺。等於氪86原子在真空中發射的橙色光波波長的1,650,763.73倍。

(2)公斤。等於儲存在巴黎國際計量局的鉑銥公斤國際原器的質量。(3)秒。

等於銫133原子基態的兩個超精細能級之間躍遷所對應的輻射的***個週期的持續時間。(4)安培。在圓截面很小的兩根平行的無限長直導體中通以強度相同的穩恆電流,如果兩導體相距1公尺,且處於真空中時,在每公尺長度上所受到的作用力為2×10-7牛頓,則此穩恆電流的強度為 1安培。

(5)開爾文。以水的三相點溫度為273.16k。

開爾文一度等於水三相點熱力學溫度的1/273.16。熱力學溫度t和攝氏溫度t的關係為t=t+273.

15。(6)坎德拉。坎德拉是一光源在給定方向上的發光強度,該光源發出頻率為540

(w/sr)。(7)摩爾。是一物質系統的物質的量。

它是:構成物質系統的結構粒子數目和0.012公斤碳—12中的原子數目相等,則這個系統的物質的量為1摩爾(mol)。

結構粒子可以是原子、分子、離子、電子、光子等,或是這些粒子的指定組合體;在使用該單位時必須指明結構粒子的種類。

【公制】也稱「公尺突制」,是「國際公制」的簡稱。它是法國在18世紀末首創的。採用當時認為最穩定而不變的自然物——地理子午線的長度作為標準,以通過巴黎子午線的四千萬分之一作為長度單位,定名公尺突(公尺);容量單位為公升,等於一立方公尺的千分之一;質量單位為公斤(千克),等於攝氏四度時一公升純水的質量。

2023年,法、德、美、俄等17個國家的代表在巴黎簽訂公尺突公約,公認公尺突制為國際通用的計量制度,並成立國際計量局,製造出鉑銥合金原器,作為長度和質量的國際標準。幾個主要單位規定如下:(1)長度單位:

公尺,代號m,為儲存在巴黎國際計量局內的鉑銥公尺國際原器,在冰熔點時兩標點間的距離,約等於通過巴黎子午線長的四千萬分之一。( 2)質量單位:公斤,代號 kg,為儲存在巴黎國際計量局內的鉑銥公斤國際原器的質量。

(3)容量的單位:公升,代號l,質是為1公斤的純水,在標準大氣壓下,密度最大時的體積。1公升=1.

000028立方分公尺。

【市製】以公制為基礎,結合我國民間習慣用的計量名稱而定的一種計量制度。市製的主要單位及其與公制的關係為:

容量單位:1(市)公升=1公升

【英製】用英呎為長度單位、磅為質量單位、秒為時間單位的單位制。在包括美國在內的英語國家中通用。

【英里】簡作「哩」。英製中的一種長度單位。1英里=5,280尺,760碼=1.609公里=3.219市裡。

【英呎】簡作「」。英製中的長度單位。十二英吋為一英呎,三英呎為一碼。1英呎=0.3048公尺=0.9144市尺。

【英吋】簡作「」。英製中的一種長度單位,十二英吋為一英呎。1英吋=2.54厘公尺=0.762市寸。

【碼】英製中長度的一種單位。 1碼=3英呎; 1英里=1760碼。與公制及市製的關係是: 1碼=0.9144公尺=2.743市尺。

【磅】英製中質量的單位。1磅=0.4536公斤,或1公斤=2.

205磅。2 240磅為1英噸;而2 000磅為1美噸。 1磅=16盎斯。

以上均指常衡磅或國際磅。金、藥衡磅和常衡磅的關係是:常衡1磅=金、藥衡磅1.

215磅;或金、藥衡1磅=0.8229常衡磅。

公升)。【加侖】英、美計量液體和幹散顆粒容量的單位。同公制的關係是:1英加侖=4.546公升。在美國,1液體加侖=3.785公升;1幹量加侖=4.405公升。

【量綱】把物理量用基本量表示時,在關係式中的各個指數稱為該物理量對於所取基本量的量綱。若取長度l、質量m和時間t為基本量,則體積可甲l3表示,因此它對長度的量綱為3。加速度可用lt-2表示,故它對長度的量綱為1,對時間的量綱為-2。

能量可用ml2t-2表示,故其對質量的量綱為1,對長度和時間的量綱分別為2和-2。

【量綱式】匯出單位隨基本單位改變而改變的依從關係,叫做該匯出量的量綱式。例如,由速度單位的定義方程可得速度的量綱式lt-1,它表示當長度和時間單位分別改變l和t倍時,速度單位將改變lt-1倍。由此可見,l3、lt-2和ml2t-2依次稱為體積、加速度和能量的量綱式。

在基本量選定以後,任何物理量都有確定的量綱和量綱式,而且在任何物理方程中,等號兩邊的量綱和量綱式必須相等。因此,通過量綱分析可檢查計算有無錯誤,甚至可以提供尋找複雜規律的一些線索。同一物理量,在不同的單位制中可能具有不同的量綱和量綱式。

【數量級】在量度或估計物理量的大小時常用的一種概念。當某物理量的數值寫成以10為底的指數式時,其指數的數目(不考慮10前面的係數)就是該物理量的數量級。例如地球赤道半徑為6.

378×103公里,則對量公里來說。它的數量級是3,或說成103公里。真空中光速約為3×1010厘公尺/秒,則對厘公尺/秒來說,它的數量級是10,或說成1010厘公尺/秒。

顯然,當採用不同單位時數量級也就不同;如果地球半徑以厘公尺為單位時,數量級就是8。有些物理量,由於測量技術的限制,只能量得它的大致範圍;或者只要知道它的數量級,而前面的數字對問題影響不大,此時只說出它的數量級就可以了,而不必說出其準確值。

【準確度】在實驗測量中,所測得數值(即近似值)對真實數值(即準確值)的接近程度。某測得數值的準確度愈高,表示愈接近真實數值。習慣上用相對誤差表示,其數值越小,則準確度越高。

這好比乙個水平很高的射手,射出的顆顆子彈非常接近靶心。說明相對誤差很小,也就是準確度較高。

【精確度】在同一條件下,用同一方法對某物理量進行多次測量時,所測得的各數值間相互接近的程度,精確度指在測量中所測數值重複性的大小。精確度很高,只能說明各次測量值很接近。但這些值可能與準確值(真值)相差很遠。

這好比,射手射出的顆顆子彈擊中靶上某一部位。但這一部位確離靶心很遠。

【測量誤差】對某量進行測量時所得的值與該量真值之間的差(通常以多次測量結果的平均值作為「真值」)。由於儀器不完善(如刻度不准等)和人為的誤差因素(如觀測者反應能力有高低和器官的限制等)以及外界條件的影響(如溫度改變等),測量誤差總是不可避免的。一般可分為兩種:

(1)偶然誤差。如測量時瞄準目標常有偏差,此種誤差有正有負,而其產生出於偶然,可用誤差理論,對所測的資料進行處理。(2)系統誤差。

如尺的長度或其刻度不準確,用它測量時就會得出總是偏大或偏小的誤差。系統誤差帶有規律性,原則上可加以改正或消除。此外還有由於讀數錯誤等原因引起的所謂「粗差」,須通過多次測量來發覺,並予剔除。

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