第2章量和单位制g.ppt

一、量与量纲 2 量值的概念 由一个数和合适的计量单位表示的量称为量值。即量由数值和计量单位两部分组成,且其所选用的单位大小要合适。 二、法定计量单位 1 单位的概念 计量单位是“约定采用的特定量,用以定量表示具有相同量纲的量”。这个定义也可以表示为“习惯上公认数值为1的一个量值”。首先,它明确表示,计量单位是数值等于1的特定量,在计量过程中起已知其值的比较标准之用； 其次,单位是用来定量表示具有相同量纲的量,这就可以比较同量纲量的大小。但是应该注意,有个别量同量纲但不同单位,例如力矩和功、材料强度和压力的量纲相同,但是都用各自的计量单位。 2 基本单位和导出单位 基本单位是“在给定量制中基本量的单位”。如在MKS单位制中,有三个基本量： 长度、质量和时间,相应的基本单位为米、千克和秒。在国际单位制中,基本单位有七个。在给定量制中,约定地认为基本量是彼此独立的,但与其相对应的基本单位并不都是彼此独立的。 ? 例如,电流是独立的基本量,但是在安培的定义中,包含了其他基本单位米、千克和秒； 导出单位是“在给定量制中导出量的计量单位”。在单位制中,导出单位可以用基本单位和比例因数表示,而且对有些导出单位,为了表示方便,给以专门的名称和符号,如牛顿N）、赫兹（Hz）、帕斯卡（Pa）等。 国际单位制的特点 1954年第十届国际计量大会决定采用米、千克、秒、安培、开尔文和坎德拉作为基本单位。 1960年第十一届国际计量大会决定将以这六个单位为基本单位的实用计量单位制命名为“国际单位制”,并规定其符号为“SI”。此后,1974年的第十四届国际计量大会又决定增加物质的量的单位摩尔作为基本单位。因此,目前国际单位制共有七个基本单位。 国际单位制有以下几个特点： (1) 通用性：国际单位制适用于任何科学技术领域,也适用于商品流通领域及人民日常生活。 (2) 简明性：采用国际单位制可以取消其他单位制的一些单位,明显地简化量的表示形式,省略了各单位制之间的换算。国际单位制规定每个单位只有一个名称和一个国际符号,同时， 坚持一个量只有一个SI单位的原则,避免多种单位制和单位的并用。 (3) 实用性：国际单位制的基本单位和大多数导出单位的主单位量值都比较实用,而且保持了历史的连续性,如安培、伏特、欧姆、米等。它还包括数值范围很广的词头,以便构成十进制倍数和分数单位,适合各类计量需要。 (4) 准确性： 国际单位制的七个基本单位都有严格的科学定义,复现方法有重大改进,其相应的计量基准代表当代科学技术所能达到的最高计量准确度。 1． SI基本单位的定义及概述 国际单位制的SI基本单位为米、千克、秒、安培、开尔文、摩尔和坎德拉。 基本单位是通过计量标准来定义、实现、保持或复现的,基准是在特定领域内具有最高计量特性的计量标准。 实现基本单位的初期基准是利用宏观自然现象和有关实物来建立的,它们被称为实物基准。例如国际米原器、国际千克原器和平太阳时。实物基准比较简单直观,因而在一段历史时期内得到广泛应用,而且国际千克原器至今仍在使用。但是,由于实物基准受到材料纯度、加工准确度、使用磨损、环境变化等的限制,因此它们难以达到并保持很高的准确度。 随着科学技术的进步,特别是量子力学的发展,实现基本单位的基准相继利用宏观量子效应来建立,它们被称为自然基准。例如,铯原子时间频率基准、国际计量大会推荐的辐射波长和探索中的质量自然基准。自然基准的不确定度较小,并且可以在不同国家中以同样的准确度来建立。 1） 米 米是国际单位制中表示长度的基本单位,其符号是m。 米的定义：米是光在真空中于1/299 792 458 s时间间隔内所经路径的长度。 最初的米是以地球子午线的四分之一的一千万分之一来定义的,其原器保存在法国档案局。1889年第一届国际计量大会正式批准了根据“档案局米”的值,用铂铱合金制造的新米原器中,最接近“档案局米”的一支为国际米原器,并宣布： 该米原器在冰融点温度时代表长度的单位米。尽管国际米原器用铂铱合金制成,具有高硬度和高抗氧化性能,但其长度随时间的推移仍不可能保持不变。因为任何金属经加工后都难免产生一定的内应力,这必然要引起微晶结构的缓慢变化。 2）千克 千克是国际单位制中表示质量的基本单位,其符号是kg。千克的定义：千克是质量单位,等于国际千克原器的质量。 需要指出的是： 质量与重量有区别,重量具有力的性质,物体的重量是它的质量与重力加速度的乘积,而标准重力加速度为9.806 65 m/s2。 国际千克原器是用铂铱合金制