戰(zhàn)國時期,各國度量衡的標準不一,給工商業(yè)發(fā)展帶來很大不便。商鞅變法前,秦國各地度量衡不統(tǒng)一。為了保證國家的賦稅收入,制造標準的度量衡器,要求全國統(tǒng)一施行。 從“商鞅量”中得知,商鞅規(guī)定的1標準尺約合今0.23公尺,1標準升約合今0.2公升。由量器及其銘文可知,當時統(tǒng)一度量衡一事是十分嚴肅認真的。商鞅還統(tǒng)一了斗、桶、權(quán)、衡、丈、尺等度量衡。要求秦國人必須嚴格執(zhí)行,不得違犯。
我國亦有“伸掌為尺”的說法。三國時期王肅編的《孔子家語》一書中記載有:“布指知寸,布手知尺,舒肘知尋?!眱杀凵扉_長八尺,就是一尋;從秦朝至清末的2000多年間,我國的“尺”竟由1尺相當于0.2309m到0.3558m的變化,其差距相當懸殊。
1930年代,南京國民政府為了與國際接軌,并統(tǒng)一中國度量衡制度,解決不同地區(qū)之間度量衡差異給經(jīng)濟發(fā)展帶來的障礙 ,促進經(jīng)濟發(fā)展,進行了度量衡改革。為滿足廣大人民群眾的習慣需要,將“庫平營造制”改革為“市制”,為與國際接軌,將“市制”與國際標準制方便換算。特將“一營造尺”改為“一市尺”,等于33.33厘米=0.3米;一公里等于二市里。“一庫平斤”改為“一市斤”等于500克=0.5公斤。 因此,我們可以認為,在1950年之時,一米等于3市尺。但是由于眾所周知的原因,南京國民政府的改革度量衡制度并不是很徹底,在很多地方,由于政令不一,各種度量衡的計算單位仍在混用。這種情況一直到中華人民共和國建立之后,1959年國務院下達《關(guān)于統(tǒng)一我國計量制度的命令》后才得到徹底的改觀。
各個國家、地區(qū)以及各個歷史時期,都有各自的計量單位。以長度為例:歐洲曾以手掌的寬度或長度作為長度的計量單位,稱為掌尺。在英國,1掌尺相當于7.62cm;在荷蘭,1掌尺相當于10cm;英尺是8世紀英王的腳長,1英尺等于0.3048m。10世紀時英王埃德加把自己大拇指關(guān)節(jié)間的距離定為1英寸,1英寸等于2.54cm。這位君王又別出心裁,想出了“碼”這樣一個單位。他把從自己的鼻尖到伸開手臂中指末端的距離——91cm,定為1碼。
一次因單位失誤而導致的事故 20世紀末美國曾發(fā)射一個火星探測器, 在設定環(huán)繞軌道半徑時,沒有進行單位換算,導致探測器離火星過近, 溫度過高而起火,隨后脫離軌道墜入火星的大氣層。 致使美國損失價值1.25億美元的火星探測器。
計量一頭大象的質(zhì)量時常用噸(t)做單位,但在計量人的質(zhì)量時卻用千克(kg)做單位。自由落體加速度g的單位是米每二次方秒(m/s2),在初中學習時,g的單位曾用牛頓每千克(N/kg)。這些單位的使用有什么規(guī)則嗎?
物理學的關(guān)系式確定了物理量之間的關(guān)系,也指它確定了物理量的單位間的關(guān)系。
1N=1kg·m/s2
1.這些被選定的物理量叫做基本量,它們的單位叫基本單位;
只要選定幾個物理量的單位,就能夠利用物理量之間的關(guān)系推導出其他物理量的單位。
2.由基本量根據(jù)物理關(guān)系推導出來的其他物理量的單位叫做導出單位。
3.由基本單位和導出單位一起組成單位制。
、 cm/s2 ……
基本物理量的單位就是基本單位
、g 、mg ……
、 km/h ……
單 位 制
如果采用不同的物理量作為基本量,或者雖然采用相同的基本量,但采用的基本單位不同,導出單位自然隨之不同,從而產(chǎn)生不同的單位制。不同的地區(qū)使用不同的單位制,不方便交流。1960年第11屆國際計量大會制訂了一種國際通用的、包括一切計量領域的單位制,叫作國際單位制,簡稱SI。
在力學范圍內(nèi),規(guī)定長度、質(zhì)量、時間為三個基本量,對熱學、電磁學、光學等學科,除了上述三個基本量和相應的基本單位外,還要加上另外四個基本量和它們的基本單位,才能導出其他物理量的單位。
二、七個基本物理量和相應的基本單位
【例題】 一個靜止在光滑水平面上的物體,質(zhì)量是7kg,在14N的恒力作用下,5s末的速度是多大? 5s內(nèi)通過的路程是多大?
【解析】以靜止的物體為研究對象。物體的質(zhì)量m=700 g=0.7 kg。根據(jù)牛頓第二定律,有
初速度v0=0,根據(jù)勻加速直線運動的速度與時間關(guān)系式,有
根據(jù)勻變速直線運動的位移與時間關(guān)系式,有
【解析】當統(tǒng)一為國際單位時根據(jù)牛頓第二定律,有
小剛在課余制作中需要計算圓錐的體積,他從一本書中查得圓錐體積的計算公式為:
小紅說,從單位關(guān)系上看,這個公式是錯誤的。她的根據(jù)是什么?
(1)秒的定義: 銫-133原子基態(tài)的兩個超精細能級之間躍遷所對應的輻射的9192631 770個周期的持續(xù)時間為1 s。現(xiàn)在測量時間的最精準儀器是原子鐘。
(3)千克的定義: 國際千克原器的質(zhì)量為1千克 。國際千克原器是1889年第一屆國際計量大會批準制造的,它是一個用鉑銥合金制成的圓柱體,高度和直徑均為39 mm。2018年,第26屆計量大會決定,千克由普朗克常量h及米和秒定義, 1 kg = h/6.62607015×10-34m2 ·s-1
1960年第11屆國際計量大會制訂了一種國際通用的、包括一切計量領域的單位制,叫作國際單位制。
被選定為基本量的單位叫基本單位
米、千克、秒、安、摩爾、開爾文、坎德拉
由基本量根據(jù)物理關(guān)系導出的其他物理量的單位叫導出單位
1.關(guān)于單位制及其應用,下列說法正確的是( ?。〢.kg、m/s、N都是導出單位B.克、秒、牛頓均為國際単位制中的基本單位C.1N是使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2加速度的力的大小D.力學單位制中,選為基本單位的物理量有長度、質(zhì)量和速度
2.下列屬于測量“國際單位制選定的三個力學基本物理量”所用的儀器是(  )A.刻度尺、天平、秒表B.刻度尺、彈簧測力計、打點計時器C.量筒、天平、打點計時器D.刻度尺、彈簧測力計、秒表
3.國際單位制選定的三個力學基本物理量的單位是( ?。〢.m、kg、sB.cm、N、kgC.m/s、kg、hD.m、N、s
4.假若橡皮筋可認為像彈簧一樣,在彈性限度內(nèi)伸長量x與彈力F成正比,即F=kx,k的值與橡皮筋的原長L、橫載面積S有關(guān),理論與實驗都證明 ,其中Y是由材料決定的常數(shù),材料力學中稱之為楊氏模量。在國際單位中,楊氏模量Y的單位為(  )A.N·mB.m2/NC.N/mD.N/m2

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