FHSST 物理学/单位/简介
科学专注于研究事物在现实世界中是如何发生的 - 你可以看见、触碰、听到、闻到、感觉到或想象的事物,比如时间。
早期的社会有原始的想法,比如一、二或多,然后出现了更复杂的方法来计数,主要与贸易有关。重量、体积和货币的单位最初是整数的整体单位,通常用计数棒上的刻痕或粘土板上的标记来记录。大约 6000 年前,随着书写出现,出现了单位,比如国王手臂的长度,以及倍数的概念,比如打和分数,以及基于一半、四分之一等的普通分数。为了描述这些东西,必须仔细测量观察到的东西。
1791 年,法国大革命后,出版了基于十和十的倍数或分数的十进制系统。一年十个月和一周十天的想法很快就被放弃了,但对于大多数目的来说,这是一个革命,它整合了标准的重量和度量,比如将秒固定为一米摆的长度,一公斤水的重量等于一升的体积。从 20 世纪 60 年代开始,国际单位制(法语:Système International d'Unités,简称“SI”)在美国以外几乎是通用的,美国仍然更喜欢帝国罗马度量系统的版本,该系统诞生于 2000 多年前,复杂且不合逻辑。
测量必须始终以适当的单位报告,该单位指定了正在讨论的数量类型 - 重量、长度或其他任何类型。对于科学和工程,SI 系统是通用的,不属于任何人,因此它保持不变,不受政治操纵。早在 1897 年,印第安纳州立法机构就试图(未成功)将圆周率的值设置为 3.2,而 1940 年,在英国,一块面包的重量(磅)被立法设定为较低的重量,以在粮食配给期间节省供应,从而产生了“面包师打”这个说法,因为你需要十三块新面包或面包卷来获得与 12 块正确重量的面包相同数量的面包!
作为单位重要性的一个简单示例,假设你需要做窗帘,需要购买材料。店员需要知道需要多少材料。告诉她你需要 2 宽 6 长的材料是不够的 - 你必须指定单位(即 2 米宽和 6 米长)。如果没有单位,信息就不完整,店员就必须猜测。如果你在给玩具屋做窗帘,尺寸可能是 2 厘米宽和 6 厘米长!
不仅长度有单位。任何物理现象的任何测量 - 时间、温度、力或电压,仅举几例 - 都具有单位。
提示:许多物理问题要求你确定一个特定的数值。当你解决问题时,不要忘记指定答案的单位:即使你得到了正确的数字,除非你包含正确的单位,否则你的答案是不正确的。
在本课程的剩余部分,我们将使用SI 单位,其定义见下表。这七个单位用于测量基本量,是我们所有工作的基础,将在下一节中更详细地讨论。
基本量 | 名称 | 符号 |
---|---|---|
长度 | 米 | m |
质量 | 千克 | kg |
时间 | 秒 | s |
电流 | 安培 | A |
热力学温度 | 开尔文 | K |
可计数物质量 | 摩尔 | mol |
发光强度 | 坎德拉 | cd |