物理量,是指物理學(xué)中所描述的現(xiàn)象、物體或物質(zhì)可定性區(qū)別和定量確定的屬性。都是用數(shù)字和單位聯(lián)合表達(dá)的。一般先選幾個(gè)獨(dú)立的物理量,如長(zhǎng)度、時(shí)間等,并以使用方便為原則規(guī)定出它們的單位。
這些物理量稱為基本量,其單位稱為基本單位。其他的物理量,如速度、加速度等的單位則根據(jù)其本身的物理意義,由有關(guān)基本單位組合構(gòu)成,這種單位稱為導(dǎo)出單位。
由于歷史、地區(qū)及各個(gè)學(xué)科的要求不同,對(duì)基本量及其單位的選擇有所不同,因而產(chǎn)生了多種不同的單位制度。
物理定義
物理量(physical quantity)是指物理學(xué)中所描述的現(xiàn)象、物體或物質(zhì)可定性區(qū)別和定量確定的屬性。簡(jiǎn)稱為量,如長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間等。物理量具有明確定義及其物理意義,可用各種方法對(duì)它進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量的結(jié)果用數(shù)值和物理量單位來(lái)表示。
物理量是通過(guò)物理定律及其方程建立的相互之間的量的關(guān)系,其中包括標(biāo)量(無(wú)方向性的物理量)、矢量(有方向性的物理量)和張量,存在量綱(見(jiàn)量綱分析);存在互相獨(dú)立的 基本量,從基本量可以推導(dǎo) 導(dǎo)出量。其中普適性強(qiáng)的稱基本物理常量。矢量有3個(gè)分量,張量有9個(gè)分量。直接描述物體和物質(zhì)(包括場(chǎng))的狀態(tài)的物理量,如力學(xué)中描述機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的速度、加速度、動(dòng)量、動(dòng)能、勢(shì)能等,熱學(xué)中描述物體的狀態(tài)是壓強(qiáng)、體積、溫度和等,電磁學(xué)中描述電磁場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、磁感應(yīng)強(qiáng)度等稱 狀態(tài)量。
中國(guó)物理學(xué)界稱直接描述狀態(tài)變化過(guò)程的物理量如沖量、功、熱量等為 過(guò)程量。這些量只存在于過(guò)程中,體現(xiàn)為動(dòng)量、機(jī)械能和內(nèi)能的不斷變化,過(guò)程完成后就不復(fù)存在。熱學(xué)中將和質(zhì)量成正比的狀態(tài)量如體積、內(nèi)能、熱容等稱 廣延量;而將它們對(duì)質(zhì)量的比值,如比容、比內(nèi)能、比熱容,稱 強(qiáng)度量;其他的一些與質(zhì)量無(wú)關(guān)的狀態(tài)量,如溫度、壓強(qiáng)也稱強(qiáng)度量。
在物理學(xué)中,為了區(qū)別物理量和單位的符號(hào),物理量的符號(hào),除標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)為正體外,其他為斜體,物理量的單位的符號(hào)一律為正體。
單位運(yùn)算
物理量之間可進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算。兩個(gè)或兩個(gè)以上的物理量,只要都屬于可相互比較的同類量,則可相加或相減;物理量之間可按代數(shù)法則相乘或相除,包括平方、立方或開方。A和B兩個(gè)量的乘積和商應(yīng)滿足下列關(guān)系:
AB={A}{B}[A][B]
A/B=({A}/{B})([A]/[B])
式中的方括號(hào)表示所用單位,花括號(hào)為其數(shù)值。
任一個(gè)物理量均可用其量值表示,量值為一個(gè)數(shù)與選定的物理量單位之積。設(shè)物理量為X,則[X]表示選定的用于表示X的單位。在使用這一單位時(shí),X所具有的數(shù)表示為{X},因而X={X}[X]。數(shù)值的大小決定于所選用的單位,如1千克=1,000克。
物理量中有一類特殊量,其數(shù)值是一個(gè)恒定值,這類物理量稱為基本物理常數(shù),也可譯為基本物理常量,如真空中光速和普朗克常數(shù)等。
物理量是量度物理屬性或描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化過(guò)程的量。而物理量的單位是用來(lái)衡量物理量的標(biāo)準(zhǔn)。物理量的描述要同時(shí)用數(shù)字和單位來(lái)描述,否則沒(méi)有任何物理意義。
國(guó)際單位制
基本物理量
人們?yōu)榱擞?jì)算各種物理量的需要,人為地選擇一些物理量作為基本量。在不同的單位制中,這些基本物理量的數(shù)值、名稱和符號(hào)都不相同。例如,1960年以前的國(guó)際公制是以長(zhǎng)度、質(zhì)量和時(shí)間作為三個(gè)基本物理量,分別以厘米、克、秒為計(jì)量單位,以cm、g、s作符號(hào),所以叫cgs制。1960年第11屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)以七個(gè)基本物理量為基礎(chǔ)的國(guó)際公認(rèn)的計(jì)量制度,這叫國(guó)際單位制,簡(jiǎn)稱SI單位制(法語(yǔ):SystèmeInternational d'Unités,英語(yǔ):International System of Units)。它統(tǒng)一了力學(xué)、熱力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)和化學(xué)等領(lǐng)域的計(jì)量單位。1969~1975年間,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織和國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)修訂、補(bǔ)充,正式推薦使用。
導(dǎo)出物理量
按定義通過(guò)基本物理量的相乘或相除,積分或微分,或由基本量的綜合運(yùn)算而得到的物理量叫導(dǎo)出物理量。比如密度、容積、速度、力、功率和電量等。
每個(gè)量綱獨(dú)立的基本量都有一個(gè)選定的單位,稱為基本單位。所有導(dǎo)出物理量的單位都由基本單位相乘或相除構(gòu)成,而且不引入數(shù)值因子。例如,“力”的SI導(dǎo)出單位名稱叫“牛頓”,用“N”表示,1 N=1 kg·m/s2。
參考資料 >