单位是一个非常有意思的定义,很多学生对这个概念一知半解,却又熟练掌握各种物理量的单位。这实际上就是学生简单识记的结果,并没有理解单位的真正含义,这对以后物理中公式的学习和知识的理解是非常不利的。

始皇帝寿命多长(始皇帝与物理单位)(1)

我曾经问过很多学生,长度的单位是什么。这个大家都没有任何疑问,那就是:米(m)。当我再问单位到底是什么的时候,全傻眼了。物理的学习最忌讳对知识点似懂非懂,物理知识连贯性很强,环环相扣,如果在某些知识点上一知半解,会影响物理整体的学习。

物理单位这个概念说起来可大可小,详细的研究起来,实际上是个非常头疼的问题,里面涉及到了物理公式的关系,单位在规定之前,物理量怎么表示等等问题。想要仔仔细细的说明白,不是一两篇文章就能完成的。有点像禅,知之为不知,不知更非知。今天我们就照着说也非说的说,本文就从中学学习的角度给大家浅析一下单位的含义,不涉及那么复杂的问题,否则可能会越讲疑问越多。

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首先一点,单位到底是什么?

为了科学地进行测量,必须有一个公认的标准量作为比较的依据,这个标准量叫做单位。

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什么意思呢?我们以长度的国际单位为例,来讲解一下这个概念的含义。如上图,我们想测量上图中黑板的长度,生活中可以采用“拃”的方式进行测量。但是这就出现了一个问题,每个人的手的大小不同,因此每个人的“一拃”的长度也不一样。可能第一个人用自己的手测量出来黑板长30拃,第二个人测出来可能就是32拃长了,再换第三个人可能就是29拃长了。

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这种测量实际上就不是科学的测量,这里面出现的问题就是每个人的“一拃长”不统一,那么我们为了进行科学地测量,就需要有一个公认的标准量作为比较的依据。

因此,我们全人类坐下来一起商议一个长度的标准量,最后经过商议,我们一致把下面的这个长度规定为“一米”。

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然后我们用一个木条把这个长度制作成实物,就成为测量长度的工具。拿着这个木条我们就可以去测量黑板的长度。如果经过我们的测量,发现黑板的长度刚好是两个“一米”木条的长度,我们就说,这个黑板的长度为2米。

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因为这个“一米”的长度是我们全人类一起协商出来的,因此无论我们对哪一个人说黑板长两米,大家都能知道这个黑板到底有多长了。用木条做出来的测量工具又称为:刻度尺。

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相信大家通过这个例子,就能对单位的含义有个更好的认识了。

在古代由于交通不畅,信息传达不方便,因为没有世界各国都认可的单位。但是各国也有各国的单位。比如我国古代,根据《史记禹本纪》说,大禹定自身为一丈,以其十分之一为尺。

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西方的单位为英尺,其英文单词为foot,和“脚”的英文是一样的。因为西方是以英国皇室约翰王的脚长规定为“一英尺 ”,作为长度的计量单位。

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实际上,在我国古代各国单位也不统一,各小国有各小国的计量单位,说到单位的统一,不得不提到一个人物,那就是千古一帝始皇帝嬴政。

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始皇帝在统一六国后,下令“书同文、车同轨、统一度量衡”,这些措施,其实就是在统一各个行业的单位。促进了当时经济的发展和文化的交流与繁荣,仅此一项举措,足以使始皇帝留名青史。

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古驿道,可以看见统一的车辙印

度----计量长短的器具称为度;量----测定计算容器的器皿称为量;衡----测量物体轻重的工具称为衡。这些举措,放在今天的物理学上,实际上就是统一长度、体积和质量的单位。

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随着现在经济的发展,各国之间交流频繁,同一物体的长度各国用不同的单位来表示,国际交流就会很不方便。人们逐渐认识到,确定测量标准时,应当选取自然界中比较稳定、世界各国都能接受的事物为标准。鉴于这种认识,1960年第11届国际计量大会制订了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制,叫国际单位制(Le Systeme International d'Unites,法文,简称SI),推荐各国使用。目前世界上大多数国家和地区已经采用国际单位制,我国的法定计量单位也是以国际单位制为基础的。

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因此我们在学习物理的过程中,经常把单位分为:国际单位和常用单位进行学习。在国际单位制中,长度的单位是米,时间的单位是秒。

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国际单位制还规定了其他物理量的单位,会在以后的学习中陆续进行了解。

其实对于单位,国际单位和常用单位仅仅是初中学习阶段的一种简单的分法。国际单位制中在中,对于单位的真正分法是基本单位和导出单位。

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从上面的例子可以看出,只要选定几个物理量的单位,就能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位。这些被选定的物理量叫做基本量,他们的单位叫做基本单位。

在上面的例子中,长度、时间是基本量,它们的单位米、秒就是基本单位。国际单位制中有7个基本物理量,即有7个基本单位,在初中阶段我们学习了5个基本单位。

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由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位,例如速度、加速度的单位,叫做导出单位。基本单位和导出单位一起组成了单位制(system of units)。

在物理的计算中,由于我们默认要求使用国际单位进行运算,当已知量的单位都是国际单位时,计算结果必然也是国际单位。因此在物理计算过程中的单位可以有两种表示方法。

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小编建议在初学物理的时候,一定要采取第一种方式进行运算,这样可以加深对知识的巩固。但是小编发现,现在不少老师为了快速提分,最大限度的避免学生出错,避免失分,往往强化学生采取第二种方式,这样造成的结果就是,学生基础掌握不牢,就像盖房子,如果地基没打好,后果可想而知。小编在教高中的时候对学生进行提问,发现很多学生对大部分物理量的单位根本记不起来,因此很多学生在中考时看似分数很高,一进入高中学习则成绩一落千丈。

在物理中,物理量的单位是参与运算的,导出单位实际上就是根据公式关系,单位参与运算得到的。比如初中学习的机械效率这个物理量,大家都知道机械效率用百分数表示,没有单位,实际上就是因为单位通过运算,约掉了,等于了数字1。

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从上式可以看出,分子是有用功,单位是焦耳(J),分母是总功,单位也是焦耳(J),分子除以分母,单位的运算就是焦耳除以焦耳,就成了数字1,因此我们说机械效率没有单位。高了高中之后,我们还会学习更加复杂的组合单位,想要把这些单位掌握好,其实就是需要对公式加深理解同时明白物理中单位参与运算的意义。

在物理中,单位不仅有具体的意义,还可以用来检测公式或计算的错误。例如下面这个题目,是个高中的题目,虽然初中的学生没有学习过相关的知识点,但只要真正理解了单位,依然能够轻松的选择出答案。

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从上图可以看出,虽然初中没有学习过加速度这个概念,但是没有关系,根据物理量的单位很容易选出这个题目的答案。每一个物理量都有单位,设加速度a的单位为“H”,题目最终问的依然是加速度是多少,也就是所ABCD四个选项里最终运算出来的单位仍然为“H”。

以A选项为例,分子是a₁ a₂,单位仍为H,而分母是a₁a,单位则为“H²”,分子除以分母,最终A选项的单位为“1/H”。以此类推,根据ABCD四个选项最终的单位就可以判断出这个题目的正确选项为D选项。

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因为加速度是高中物理中的一个概念,因此在这里并没有给出加速度的真正单位,而是设为“H”,希望可以让初中的孩子更容易理解一些。在上图中,也用具体的字母表示了a₁、a₂的数值,这个也是在学习物理的时候需要尽快适应的,物理不像数学,都是数字的运算,许多物理的运算中会用字母来代替具体的数值,而物理量的单位又都是字母,这可能会让初学物理的学生分不清物理量和单位,从而会在学习时晕头转向。这个时候必须要对于运算从感性认识上升到理性认识。

本文就对物理单位介绍到这里,希望大家能够对单位有个更深的认识,而不是简单的停留在识记的层面。更希望本文能够对大家学习物理提供帮助!

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