最新第二章-物理量和计量单位教学讲义PPT.ppt

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1、第二章-物理量和计量单位学习要求了解国际单位制的基本单位了解我国的法定计量单位2.1量制和单位制一、量与量值1、量量：现象、物体和物质的可以定性区别和定；量确定的一种属性。定性区别：量的单位。定量确定：量的数值。计量学中的量都是由一个数值和一个称为计量单位的特殊约定来组合表示的。二、量制与量纲量纲：以给定量制中基本量的幂的乘积表示某量的表达式称为量纲。量纲的确定取决于量制。同一物理量在不同的量制中可以由不同的量纲。一旦选定了基本量，在这个量制中，基本量的量纲就是它本身。二、量制与量纲SI的基本量

2、：长度、质量、时间、电流、热力学温度、物质的量、发光强度。无量纲量：其基本量量纲的指数全部为零的量称为无量纲量或量纲一的量。如相对密度、摩擦系数、马赫数、折射率等。量纲法则：量纲能定性地确定量之间的关系，任何量的表达式，其等号两侧必须具有相同的量纲。三、计量单位计量单位：为定量表示同种量的大小而约定地定义和采用的特定量。计量单位是共同约定的一个特定参考量，具有名称、符号和定义，其数值为1。计量单位的定义不是一成不变的，随着科学技术的发展而重新定义，体现着现代计量学的成就和水平。区分量纲与单位的概

3、念。导出量量纲用于给出导出量和基本量之间的定性关系；而导出单位表达式用于给出导出单位和基本单位之间的定量关系。(一）对基本单位定义的特定要求应该选择那些我们确信在时空变换下在天体尺度上保持稳定，即与本质上不变的量相关的参考标准。定义复现的准确度必须能够满足最佳实际测量的要求。应努力选择尽量简单的定义，无论是在理解上还是在复现上都要求如此，复现所采用的设备不应过于昂贵或过于复杂。应选择在任何时候、任何地点，任何人都可自由获取的定义。（二）基本单位目前的定义1）、米定义的变迁米的起源1791年：法国

4、议会批准了达特兰提出的以通过巴黎的地球子午线的1/4000万为1m的定义。历时6年，测量了西班牙巴塞罗那到法国敦克尔刻的地球子午线长度。1795年4月7日，法国国民议会颁布新的度量衡制度，采用十进制：米的长度以“自北极到赤道段经过巴黎的子午线的一千万分之一”为标准。质量单位以1立方分米温度为摄氏4度纯水在真空中的质量。1、米定义1799年测绘学家的大地测量工作最终完成，按测量结果制作了3.5×20mm矩形截面的铂杆，以此杆两端之间的距离为1m，此杆保存在巴黎档案局，成为档案米尺（metrearc

5、hives）。同年12月10日颁布法律确定米和千克的值。同时铸出千克原器。2）第一个米定义1872年：在法国召开的讨论米制的第二次国际会议上，决定放弃档案尺的米定义，以铂铱合金制造的米原器来代替。瑞士日内瓦物理公司：制作了31根铂铱合金尺。1875年5月20日,17个国家签署了米制公约签订，决定成立国际计量局（BIPM）。这是计量学走向国际统一的里程碑。这一天称为“国际计量日”。1889年，第1届国际计量大会（GCGPM）召开。遴选了与保存在巴黎档案局的档案尺数值最为接近的第6号尺，批准为国际米

6、原器。保存在巴黎国际权度局（现称国际计量局）精度：一般认为0.3μm。1889年：第一届国际计量大会(CGPM)批准了国际计量委员会（CIPM）所选择的米原器，并宣布“该米原器以后在冰融点温度时代表长度的米单位”。同时批准了采用铂铱合金制的圆柱体砝码为千克的定义。1927年：第七届国际计量大会进一步明确：“长度的单位是米，规定为国际计量局（BIPM）所保存的铂铱尺上所刻的两条中间刻线的轴线在0°C时的距离”。3）第二个米定义1960年：第十一届国际计量大会上正式批准废除铂铱米原器。米定义：“米等

7、于86Kr原子的2P10和5d5能级间的跃迁所对应的辐射在真空中波长的1650763.73个波长的长度。”86Kr谱线宽度为5×104nm，干涉能力约为750mm，波长不确定度为1×10－8，它比米原器或镉红线的准确度高约一个数量级。CIPM还通过建议，规定了产生86Kr基准辐射的放电管形式、参数和使用条件。并认为在满足使用条件时，其辐射波长在1×10－8范围内等于未受扰动原子所发射的波长。4）第3个米定义1960年激光诞生。20世纪70年代初，激光稳频技术的进展，使激光的复现性和易于应用方面已

8、大大优于86Kr基准，且由激光频率测量及给定的光速值所导出的激光波长的准确度比86Kr基准辐射更好。同时，对于天文和大地测量领域，保持光速值不变具有重要意义，因此，米定义咨询委员会(CCDM）认为用光速定义米的时机已经成熟。1983年国际计量大会通过新的米定义：“米等于光在真空中299792458分之一秒时间间隔内所经路径的长度”。米定义历程：自然基准——实物基准——自然基准——基本物理常数即：地球子午线长度档案米尺86Kr光速2、质量1889年，第1届国际计量大会批准了千克的定义。即采用铂铱合