国际单位制.docx
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国际单位制.docx
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国际单位制
基本单位
物理量名称
单位名称
单位符号
长度
米
m
质量
千克(公斤)
kg
时间
秒
s
电流
安【培】
A
热力学温度
开【尔文】
K
发光强度
坎【德拉】
cd
物质的量
摩【尔】
mol
注:
1,人民生活和贸易中,质量习惯称为重量
2,单位符号一栏,前为中文符号,后为国际符号
3,“安培”可简称“安”,也作为中文符号使用。
4,圆括号内的字,为前者的同义语。
例:
“千克”也可成为“公斤”
辅助单位
物理量的名称单位名称单位符号
平面角弧度rad
立体角球面度sr
常用单位
物理量名称
物理量符号
单位名称
单位符号
备注
面积
A,(S)
平方米
m²;
体积
V
立方米
m³;
速度
v
米每秒
m/s
加速度
a
米每二次方秒
m/s²;
角速度
ω
弧度每秒
rad/s
频率
f,ν
赫【兹】
Hz
1Hz=1s^-1
【质量】密度
ρ
千克每立方米
kg/m³;
力
F
牛【顿】
N
1N=1kg·m/s²;
力矩
M
牛【顿】米
N·m
动量
p
千克米每秒
kg·m/s
压强
p
帕【斯卡】
Pa
1Pa=1N/m²;
功
W,(A)
焦【耳】
J
1J=1N·m
能【量】
E
焦【耳】
J
功率
P
瓦【特】
W
1W=1J/s
电荷【量】
Q
库【仑】
C
1C=1A·s
电场强度
E
伏【特】每米
V/m
电位、电压、电势差
U,(V)
伏【特】
V
1V=1W/A
电容
C
法【拉】
F
1F=1C/V
电阻
R
欧【姆】
Ω
1Ω=1V/A
电阻率
ρ
欧【姆】米
Ω·m
磁感应强度
B
特【斯拉】
T
1T=1Wb/m²;
磁通【量】
Φ
韦【伯】
Wb
1Wb=1V·s
电感
L
亨【利】
H
1H=1Wb/A
电导
西【门子】
S
1S=A/V
光通量
流【明】
lm
1lm=1cd·sr
光照度
勒【克斯】
lx
1lx=1lm/m²;
放射性活度
贝可【勒尔】
Bq
1Bq=1s^-1
吸收剂量
戈【瑞】
Gy
1Gy=1J/kg
注:
1、圆括号中的名称和符号,是它前面的名称和符号的同义词。
2、方括号中的字,在不致引起混淆、误解的情况下,可省略。
去掉方括号中的字,即为其名称的简称。
基本单位的定义
长度:
米(m)
米是1/299792458秒的时间间隔内光在真空中行程的长度
旧定义:
1.1790年5月由法国科学家组成的特别委员会,建议以通过巴黎的地球子午线全长的四千万分之一作为长度单位——米
2.1960年第十一届国际计量大会:
“米的长度等于氪-86原子的2P10和5d1能级之间跃迁的辐射在真空中波长的1650763.73倍”。
质量:
千克(kg)
千克定义为国际千克原器(铂铱合金(10%Ir加90%Pt)制成的一个高度和直径都是39毫米的圆柱体)的质量
旧定义:
1升的纯水在4摄氏度的质量为一千克
时间:
秒(s)
1967年的第13届国际度量衡会议上通过了一项决议,采纳以下定义代替秒的天文定义:
一秒为铯-133原子基态两个超精细能级间跃迁辐射9,192,631,770周所持续的时间。
国际原子时是根据以上秒的定义的一种国际参照时标,属国际单位制(SI)。
电流:
安[培](A)
安培是一恒定电流,若保持在处于真空中相距1米的两无限长,而圆截面可忽略的平行直导线内,则两导线之间产生的力在每米长度上等于2×10-7牛顿。
该定义在1948年第九届国际计量大会上得到批准,1960年第十一届国际计量大会上,安培被正式采用为国际单位制的基本单位之一。
安培是为纪念法国物理学家A.-M.安培而命名的。
热力学温度:
开[尔文](K)
开尔文英文是Kelvin简称开,国际代号K,热力学温度的单位。
开尔文是国际单位制(SI)中7个基本单位之一,以绝对零度(0K)为最低温度,规定水的三相点的温度为273.16K,1K等于水三相点温度的1/273.16。
特别需要注意的是:
水的三相点不是冰点,冰点与气压和水中的溶质有关(比如空气),三相点只与水本身的性质有关,是恒量。
由此推算出的1K的大小与1摄氏度大致相等,且水在101.325Pa下的熔点大约为273.15K,故摄氏温标与国际温标之间的换算大约为Tc=Tk-273.15。
开尔文是为了纪念英国物理学家LordKelvin而命名的。
发光强度:
坎[德拉](cd)
坎德拉是一光源在给定方向上的发光强度,该光源发出频率为540×1012赫兹的单色辐射,而且在此方向上的辐射强度为1/683瓦特每球面度.
定义中的540×1012赫兹辐射波长约为555nm,它是人眼感觉最灵敏的波长.
物质的量:
摩[尔](mol)
表示组成物质微粒数目多少的物理量(物质的量是一个专用名词,不可分割和省略)
摩尔是物理量物质的量的单位
根据科学测定,12克12C所含的C原子数约为6.0220943×10^23用符号NA表示,称阿伏加德罗常数
阿伏加德罗常数(NA)近似值6.02×10^23
定义:
凡是含有阿伏加德罗常数个结构微粒(约6.02×10^23)的物质,其物质的量为1摩。
辅助单位的定义
平面角:
弧度(rad)
以长为圆周长(2πr)的弧所对的圆心角为2π弧度,半个圆周长的弧所对的圆心角为∏弧度。
立体角:
球面度(sr)
以r为半径的球的中心为顶点,展开的立体角所对应的球面表面积为r^2,该立体角的大小就是球面度。
导出单位的定义
频率:
赫[兹](Hz)
在1秒时间间隔内发生一个周期过程的频率,即1Hz=1s^-1
力;重力:
牛[顿](N)
使一千克质量的物体产生1米每二次方秒加速度的力,即1N=1kg·m/s^2
压力,压强:
帕[斯卡](Pa)
等于1牛顿每平方米,即1Pa=1N/m^2
能量;功;热:
焦[耳](J)
当1牛顿力的作用点在力的方向上移动1米距离所作的功,即1J=1N·m
功率;辐射通量瓦[特]W
在1秒时间间隔内产生1焦耳能量的功率,即1W=1J/s
电荷量:
库[仑](C)
一安培电流在1秒时间间隔内所运送的电量,即1C=1A·s
电位;电压;电动势:
伏[特](V)
流过1安培恒定电流的导线内,如两点之间所消耗的功率为1瓦特时,这两点之间的电位差为1伏[特],即1V=1W/A
电容:
法[拉](F)
当电容器充1库仑电量时,它的两极板之间出现1伏特的电位差,即1F=1C/V
电阻:
欧[姆](Ω)
一导体两点之间的电阻,当在这两点间加上1伏特恒定电位差时,在导体内产生1安培电流,而导体内不存在任何电动势,即1Ω=1V/A
电导:
西[门子](S)
电导在数值上等于电阻的倒数,即1S=1/Ω
磁通量:
韦[伯](Wb)
表征磁场分布情况的物理量。
通过磁场中某处的面元dS的磁通量dΦB定义为该处磁感应强度的大小B与dS在垂直于B方向的投影dScosθ的乘积,即1Wb=1T·m^2
磁通量密度、磁感应强度:
特[斯拉](T)
垂直于磁场方向的1米长的导线,通过1安培的电流,受到磁场的作用力为1牛顿时,通电导线所在处的磁感应强度就是1特斯拉,即1T=1N/(A·m)
电感:
亨[利](H)
一闭合回路的电感,当流过该电路的电流以1安培每秒的速率均匀变化时,在回路中产生1伏特的电动势,即1H=1V·s/A
摄氏温度:
摄氏度(℃)
沸点定为一XX,冰点定为零度,其间分成一百等分,一等分为一度,即1℃=1K-273.15
光通量:
流[明](lm)
发光强度为1坎德拉(cd)的点光源,在单位立体角(1球面度)内发出的光通量为1流明,即1lm=1cd/sr
光照度:
勒[克斯](lx)
1流明的光通量均匀分布在1平方米面积上的照度,就是一勒克斯,即1lx=1lm/m^2
放射性活度:
贝可[勒尔](Bq)
等于1每秒的活度,即1Bq=1s^-1
吸收剂量:
戈[瑞](Gy)
等于1焦耳每千克的吸收剂量,即1Gy=1J/kg
剂量当量:
希[沃特](Sv)
等于1焦耳每千克的剂量当量,即1Sv=1J/kg
单位前缀
yotta[Y][Septillion]10^241000000000000000000000000
zetta[Z][Sextillion]10^211000000000000000000000
exa[E][Quintillion]10^181000000000000000000
peta[P][Quadrillion]10^151000000000000000
tera[T][Trillion]10^121000000000000
giga[G][Billion]10^91000000000
mega[M][Million]10^61000000
kilo[k][Thousand]10^31000
hecto[h][Hundred]10^2100
deca[da][Ten]10^110
-----[One]10^01
deci[d][Tenth]10^-10.1
centi[c][Hundredth]10^-20.01
milli[m][Thousandth]10^-30.001
micro[μ][Millionth]10^-60.000001
nano[n][Billionth]10^-90.000000001
pico[p][Trillionth]10^-120.000000000001
femto[f][Quadrillionth]10^-150.000000000000001
atto[a][Quintillionth]10^-180.000000000000000001
zepto[z][Sextillionth]10^-210.000000000000000000001
yocto[y][Septillionth]10^-240.000000000000000000000001
整数单位:
deca
1795年开始使用。
也写作deka,通常作为公制单位合成词的前缀,极少独立使用,极少在英语中使用。
源自希腊语“δε'κα”,意思是“十”。
hecto
1795年开始使用。
也写作hecta,通常作为公制单位合成词的前缀。
源自希腊语“Εκατο'ν”,意思是“百”。
kilo
1795年开始使用,1799年由法国将其引入为公制单位,1875年被度量衡协会所确立认可。
源自希腊语“χι'λιοι”,意思是“千”。
mega
1960年左右开始流行起来。
源自希腊神话中的“με'γαζ”,意思是“大师、名人”(great)。
giga
1947年的IUPAC第14届讨论会的会议报告中首次使用。
源自希腊神话中的“γι'γαζ”,意思是“伟人”(giant)。
tera
1960年开始使用。
源自希腊神话中的“τε'ραζ”,意思是“变态、怪物”(monster),同时,这单词拼法跟希腊语中的“τετρα”(意思是“四”)很接近。
peta
1975年被度量衡协会所确立。
源自希腊语“πε'ντε”,意思是“五”(penta-)。
它是特意模仿tera在希腊语中的写法与“四”很相似而成为公制单位的。
exa
1975年被度量衡协会所确立。
源自希腊语“ε'ξι”,意思是“六”(hexa)。
zetta
1991年被引入到单位制中。
源自拉丁字母“Z”,意思是“最后一个符号”。
在zetta被确立的此前好几年,人们一直非正式地使用“hepta”来表示这个单位,这是沿用了前几个单位的命名规则,因为hepta源自希腊语“επτα'”,意思是“七”,直到zetta被确立后,hepta单位就被废弃了。
yotta
1991年被引入到单位制中。
源自拉丁字母“Y”和希腊语“οκτω'”,意思分别是“倒数第二个符号”和“八”(otta)。
在yotta被确认前,人们一直很流行使用“otta”来表示这个单位。
小数单位:
deci
1795年开始使用。
源自拉丁文“decimus”,意思是“十分之一”。
这个单位一般用于表示声音强度。
centi
1795年开始使用。
源自拉丁文“centum”,意思是“分、百分之一”。
milli
1795年开始使用。
源自拉丁文“mille”,意思是“毫、千分之一”。
micro
1960年确立使用。
源自希腊语“μικρο'ζ”,意思是“微小”(small)。
这个单位使用的符号为希腊字母“μ”,由于过往有不同的报文标准都对这个符号进行编码,因此同时存在“μ”和“u”两种合法的写法。
nano
1960年确立使用。
源自希腊语“να'νοζ”,意思是“侏儒”(dwarf)。
这个单位常常出现在电子学或其它科学领域上。
pico
1960年确立使用。
源自意大利语“piccolo”,意思是“小型”(small)。
femto
1964年的第11届CGPM上确立认可。
源自丹麦语“femten”,意思是“十五”(fifteen)。
atto
第11届CGPM中的第12号决议第3节中确立认可。
源自丹麦语“atten”,意思是“十八”(eighteen)。
zepto
1991年确立使用。
源自法语“sept”和拉丁语“septem”,意思是“七”(seven)(1000的-7次方,位数太多的单位常常用1000作为底数)。
yocto
1991年确立使用。
源自希腊语“οκτω'”,意思是“八”(eight)(1000的-8次方)。
yocto是到现在为止最小的公制单位前缀。
使用规则
(1)关于单位的名称及其简称都已有明确的规定.简称在不致混淆的情况下可等效它的全称使用,习惯上只使用简称的单位可继续使用,例如在一些十进倍数单位中,如只用“毫安”而不用“毫安培”。
但也不排斥使用“毫安培”。
(2)组合单位的名称与其符号书写的次序一致。
符号中的乘号没有对应名称,符号中的除号对应名称为“每”,无论分母中有几个单位,“每”只在除号的地方出现一次。
例如:
加速度SI单位的符号是m/s^2,其名称为“米每二次方秒”而不是“米每秒每秒”;电能量的常用单位符号kW·h的名称为“千瓦小时”而不是“千瓦乘小时”。
(3)乘方形式的单位名称,其顺序是指数名称在单位的名称之前,相应指数名称由数字加“次方”二字而成。
例如:
断面惯性矩单位符号m^4的名称为“四次方米”,而不是“米四次方”。
(4)指数是-1的单位,或分子为1的单位,其名称是以“每”字开头。
例如:
线膨胀的系数的SI单位℃^-1或K^-1,其名称为“每摄氏度”或“每开尔文”而不是“负一次方摄氏度”或“负一次方开尔文”等。
(5)如果长度的2次和3次幂是指面积和体积,则相应的指数名称为“平方”和“立方”,并置于长度单位的名称之前。
否则应称为“二次方”和“三次方”。
例如:
体积的SI单位符号m^3的名称为“立方米”,不能称为“米立方”或“三次方米,面积的常用单位符号km^2的名称为“平方千米”不能称为“千米平方”或“二次方千米”。
(6)选用的倍数和分数单位,一般应使数值处于0.1~1000范围内。
例如:
1.2×10^4N可写成12kN;0.00394m可写成3.94mm;11401Pa可写成11.401kPa;3.1×10^-8s可写成31ns。
某些场合习惯使用的单位不受上述限制。
例如:
机械制图中使用的单位毫米;国土面积单位平方千米;导线截面积使用的单位平方毫米等。
在同一个量的数值表中以及叙述文章中,为了对照方便,也可使用相同单位而不考虑数值是否处0.1~1000范围。
(7)词头:
百、十、分、厘(h,da,d,c)一般只用于某些长度、面积、体积和其它早已习惯的场合。
例如:
可以用于分贝dB等。
(8)有些国际单位制以外的单位,可以按习惯使用词头构成倍数或分数单位。
在法定计量单位中,只有吨、升、电子伏、分贝(只有“贝”前加词头)、特克斯这几个单位有时加词头使用。
(9)法定计量单位中,非十进制单位以及摄氏温度单位按习惯不使用词头。
(10)不得重叠使用词头。
例如:
不得用“微微法拉”μμF,而应代之以“皮可法拉”或“皮法”pF;不应该用“毫微米”mμm而应代之以“纳诺米“或“纳米”nm。
但例如:
“三千千瓦”可以用,因系“3000kW”的口语叙述,其中只第二个“千”是词头。
(11)利用一部分数词作为词头的中文名称,有时带来混淆。
例如:
1kg和1000g在口语叙述中均为“一千克”,不能区别。
在必须严格区分的情况下,1000g可读为“一零零零克”或“1千个克”。
(12)亿(10^8)、万(10^4)等数词的使用不受限制,它们也可与单位构成倍数单位,但它们不是词头。
例如:
表示运输量用的单位“万吨公里”,符号可用10^4t·km或万t·km。
(13)相乘形式的组合单位在加词头构成它的倍数和分数单位时,词头一般加在第一个单位上。
例如:
力矩的SI单位为N·m,它的倍数和分数单位可为MN·m,kN·m,mN·m,μN·m等,而不是在m前加词头。
(14)相除形式的组合单位,在加词头构成倍数和分数单位时,词头一般加在分子的第一个单位上。
例如:
热容的SI单位为J/K,它的倍数单位可为kJ/K而不用J/mK;动量的SI单位为kg·m/s,它的倍数单位可为Mg·m/s而不用kg·km/s等。
(15)当组合单位中分母的长度、面积或体积单位时,分母中按习惯与方便也可选用词头构成组合单位的倍数和分数单位。
例如:
密度的SI单位为kg/m^3,它的倍数单位可用g/cm^3;电荷体密度的SI单位为C/m^3,它的倍数和分数单位可为MC/m^3,C/mm^3或C/cm^3等;电场强度的SI单位为V/m,它的倍数单位可以为kV/m或V/mm等。
(16)一般不在组合单位中采用两个有词头的单位,也不在分子与分母中同时采用词头。
质量的SI单位kg中的词头,这里不作为词头对待,但g这个分数单位不作为没有词头对待。
例如:
线密度的SI单位为kg/m,可用分数单位g/km。
(17)乘方形式的倍数或分数单位的指数,属于包括词头在内的倍数或分数单位。
例如:
1cm2=1(10-2m)2=1×10-4m2而1cm2≠10-2m2又如:
1μs-1=1(10-6s)-1=106s-1
(18)在物理方程中,如其中所有的量都用SI单位来表示,则在计算时方程式的形式不会产生与物理方程形式上的不同。
这样可以避免差错,也避免不必要的系数进入计算方程。
因此,建议在计算中,所有的量值都应该用SI单位表示,而词头以相应的10的乘方来代替。
[例]均匀运动物体的速度v,时间t与所经过的距离s三者间的关系是 v=s/t设一物体在1.5min时间内,经过的距离为9km,求速度。
这里,千米与分均为法定计量单位但不是SI单位,它们对应的SI单位为秒与米,如这三个量均以SI单位表示,则计算式将与上述关系完全一致而不带来其它系数。
s=9km=9×103m t=1.5min=1.5×60s=90s而v的SI单位为m/s因此:
v=s/t=9×103m/90s=100m/s
[例]按牛顿运动定律,质量m所受外力F与因此而产生的加速度a三者之间的关系为:
F=ma 设一物体质量为2kg,受外力为10kgf(千克力),求加速度a。
千克力并不是法定计量单位,它是目前使用十分广泛但又必须淘汰的单位之一。
力的SI单位为牛顿,它们之间的关系为:
1kgf=9.80665N可得:
9.80665N/1kg=1而用于计算。
加速度a的SI单位为米每二次方秒。
按物理方程a=f/m=10kgf×(9.80665N/1kgf)/2kg=98N/2kg=49m/s^2上述计算式中全部换成SI单位后,得到的结果必然是SI单位的数值。
很明显从单位间的关系式也可得到:
N/kg=kg·m·s-2/kg=m·s^-2
(19)将SI词头中文名称的简称置于单位名称的简称之前构成中文符号时,应注意避免引起混淆,必要时使用圆括号。
例如:
表示旋转频率的量值不得写为3千秒-1。
如表示“三每千秒”应写“3(千秒)-1”,这里“千”为词头;如表示“三千每秒”,应写为“3千(秒)-1”,这里“千”为数词。
表示体积量值不得写为2千米3。
如表示“二立方千米”,应写2(千米)3,这里,“千”为词头;如表示“二千立方米”,应写2千(米)3,这里“千”为数词。
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