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国际单位制

国际单位制是国际计量大会采纳和推荐的一种单位制,也是我们经常使用的单位。

本文主要目的是介绍国际单位制。如果你希望快速核对信息,可以参考我们整理的速查表
本文没有详细介绍各个单位的定义,如果需要请进入各个单位的页面查看。

原因

虽然物理公式是不带单位的,但我们必须要有单位系统来描述“这个东西到底有多大”、“这个东西到底有多种”等等问题。因此早在古代,世界各个地区的人都发明了属于自己的单位体系,这是自然而然的过程,是随社会生产力发展而形成的。
但显然,每个来自不同文化的人都使用不同的单位有碍于学术交流,因此,人们制定了国际单位制。

不使用统一单位的后果

1983年7月23日,加拿大航空143号班机在飞行过程中引擎突然停止运作,飞机在空中失去动力,最终在缅尼托巴基米尼的一个荒废的机场作紧急滑翔降落。事故造成机上10人受伤,其滑翔在当时打破了民航客机在空中安全滑翔的最长距离。
事故调查显示,事故直接原因是飞机加注的燃料不足。
原来,在传统上,加拿大航空的飞机是以英制为计算油量的单位,可是该批刚投入服务的波音767-233客机,采用的却是公制单位。在英制单位中,1公升油的质量为1.77镑;而在公制单位中,1公升油的质量为0.8千克。当机员在完成一轮燃料测量程序后被告知他们已被加了11,430公升燃油,他们按照英制单位计算,便误以为燃料的量达到了飞行需要的20400千克,但实际上,燃料的量只有9144千克,显然不能维持飞机飞行。

构成

SI规定了7种基本单位,每种基本单位都可以用SI词头来表述倍数关系。
其他单位都要通过这些基本单位的组合来表示,它们的组合方式根据物理公式来确定,也因此,单位是可以代入公式计算的。

下文详细介绍了他们。

SI词头

这里列出了大部分词头,但实际上,我们日常使用的只有一小部分。

词头 汉字 英文 大小
Y yotta \(10^{24}\)
Z zetta \(10^{21}\)
E exa \(10^{18}\)
P peta \(10^{15}\)
T tera \(10^{12}\)
G giga \(10^{9}\)
M mega \(10^{6}\)
k kilo \(10^{3}\)
h hecto \(10^{2}\)
da deka \(10^{1}\)
/ / / 1
d 十分之一 deci \(10^{-1}\)
c centi \(10^{-2}\)
m milli \(10^{-3}\)
µ micro \(10^{-6}\)
n nano \(10^{-9}\)
p pico \(10^{-12}\)
f femto \(10^{-15}\)
a atto \(10^{-18}\)
z zepto \(10^{-21}\)
y yocto \(10^{-24}\)

基本单位

定义有关提示

这里选取的是最直观的定义,他们来自不同时期,有的已经较为不准确,关于最新的定义以及定义的变迁,请参考各个单位的页面。

物理量 符号 汉语 英文 定义
长度 m meter 光在真空中在\(\frac{1}{299792458}\)秒行动的距离的距离
时间 s second 一天时长的\(\frac{1}{86400}\)
质量 kg 千克 kilogram 冰点下\(1dm^{3}\)的水的质量
电流 A 安培 ampere 在真空中相距1米的两根横截面为圆形、粗度可忽略不计的无限长平行直导线,各通上相等的恒定电流,当两根导线之间每米长度所受力为\(2\times10^{-7}\)牛顿时,各导线上的电流定义为1安培。
温度 K 开氏度 Kelvin 摄氏温标将0 °C和100 °C分别定义为水的熔点和沸点。
物质的量 mol 摩尔 mole 物质所含的粒子数量相等于0.012千克碳-12所含的原子数量。
发光强度 cd 坎德拉 candela 整个辐射体在铂凝固温度下的亮度,定义为60新坎德拉每平方厘米。

注意

物质的量发光强度没有在初中物理中涉及,故没有专门页面介绍。

温度在初中物理使用的单位是“℃(摄氏度)”。

参考资料

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