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 | 尧 | yotta | \(10^{24}\) |
Z | 泽 | zetta | \(10^{21}\) |
E | 埃 | exa | \(10^{18}\) |
P | 皮 | peta | \(10^{15}\) |
T | 太 | tera | \(10^{12}\) |
G | 吉 | giga | \(10^{9}\) |
M | 兆 | mega | \(10^{6}\) |
k | 千 | kilo | \(10^{3}\) |
h | 百 | hecto | \(10^{2}\) |
da | 十 | deka | \(10^{1}\) |
/ | / | / | 1 |
d | 十分之一 | deci | \(10^{-1}\) |
c | 厘 | centi | \(10^{-2}\) |
m | 毫 | milli | \(10^{-3}\) |
µ | 微 | micro | \(10^{-6}\) |
n | 纳 | nano | \(10^{-9}\) |
p | 皮 | pico | \(10^{-12}\) |
f | 飞 | femto | \(10^{-15}\) |
a | 阿 | atto | \(10^{-18}\) |
z | 仄 | zepto | \(10^{-21}\) |
y | 幺 | 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 | 米 | meter | 光在真空中在\(\frac{1}{299792458}\)秒行动的距离的距离 |
时间 | s | 秒 | 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
物质的量与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)”。