物理量的标准与单位.课件.ppt

1、物理量物理量 标准与单位标准与单位物理量物理量 标准与单位标准与单位物理学的构成要素是用以表述物理定律的物理学的构成要素是用以表述物理定律的物理量。物理量。必须清楚而又确切地必须清楚而又确切地定义定义所有与物理量有关的词。所有与物理量有关的词。当我们给一个物理量（质量）规定了一套测量程当我们给一个物理量（质量）规定了一套测量程序（方法），并给它规定一种单位（千克）时，序（方法），并给它规定一种单位（千克）时，我们就说已定义了该物理量。我们就说已定义了该物理量。定义：标准定义：标准 方法是有效可行的方法是有效可行的 国际承认国际承认基本物理量基本物理量问题问题: :(a)(a)应选择多少个基本量

2、？应选择多少个基本量？ (b)(b)应选哪些量为应选哪些量为基本量？基本量？ 谁来选择？谁来选择？国际计量局国际计量局18751875年成立于巴黎附近年成立于巴黎附近。国际计量局国际计量局是一个中立而自治的机构，它不是一个中立而自治的机构，它不依附于任依附于任 何何 现有政府间的组织，没有参加任现有政府间的组织，没有参加任何国际联盟或协会，只同联合国教科文组织、何国际联盟或协会，只同联合国教科文组织、国际原子能机构、欧洲原子能共同体、国际国际原子能机构、欧洲原子能共同体、国际法制计量局等有互通情报和相互联系的协法制计量局等有互通情报和相互联系的协 议。议。它的局址设在巴黎附近的桑特克鲁德公园它

3、的局址设在巴黎附近的桑特克鲁德公园里，占地面积里，占地面积4351743517平方米。根据国际计量委平方米。根据国际计量委员会和法国政府签订的协议，它在法国领土员会和法国政府签订的协议，它在法国领土享有治外法权和豁免享有治外法权和豁免 权，法国政府承认它是权，法国政府承认它是公益机构。公益机构。 图示图示 （BIPMBIPM）是国际计量大会和国际计量委）是国际计量大会和国际计量委员会的执行机构，是一个常设的世界计员会的执行机构，是一个常设的世界计量科学研究中心。它的主要任务是保证量科学研究中心。它的主要任务是保证世界范围内计量的统一，具体负责：建世界范围内计量的统一，具体负责：建立主要计量单位

4、的基准；保存国际原器；立主要计量单位的基准；保存国际原器；组织国家基准与国际基准的比对；协调组织国家基准与国际基准的比对；协调有关基本物理常数的计量工作；协调有有关基本物理常数的计量工作；协调有关的计量技术关的计量技术 标准标准：1 1、必须是易得的；、必须是易得的；2 2、不变的、不变的国际计量大会国际计量大会CGPMCGPM是国际计量大会是国际计量大会( (General Conference of Weights & Measures), ),法文简称法文简称CGPMCGPM，在米制公约下，在米制公约下，CGPMCGPM是最高的是最高的权力机构，每四年召开一次大会，由各会员国的政府派代表

5、参权力机构，每四年召开一次大会，由各会员国的政府派代表参加，听取加，听取国际计量委员会国际计量委员会（CIPMCIPM）的工作报告，并讨论）的工作报告，并讨论国际国际单位制单位制(International System of Units, SI, SI制制) )之改进及推展等之改进及推展等事项，及审查会员国最新研究发展出来的量测标准。第一届国事项，及审查会员国最新研究发展出来的量测标准。第一届国际计量大会召开于际计量大会召开于18891889年。年。中国计量科学研究院中国计量科学研究院中国计量科学研究院成立于中国计量科学研究院成立于19551955年，隶属年，隶属国家质检总局国家质检总局，是

6、社，是社会公益型科研单位、国家最高的计量科学研究中心和国家级法会公益型科研单位、国家最高的计量科学研究中心和国家级法定计量技术机构。承担着研究、建立、维护和保存国家计量基、定计量技术机构。承担着研究、建立、维护和保存国家计量基、标准和研究相关的精密测量技术的任务。标准和研究相关的精密测量技术的任务。 电磁计量科学技术研究所电磁计量科学技术研究所力学与声学计量科学研究所力学与声学计量科学研究所化学计量与分析科学研究所化学计量与分析科学研究所光学与激光计量科学研究所光学与激光计量科学研究所长度计量科学与精密机械测量技术研究所长度计量科学与精密机械测量技术研究所热工计量科学研究所热工计量科学研究所信

7、息与电子计量科学和测量技术研究所信息与电子计量科学和测量技术研究所新能源环境计量研究所新能源环境计量研究所电离辐射计量科学研究所电离辐射计量科学研究所时间频率计量研究所时间频率计量研究所计量管理与战略发展研究所计量管理与战略发展研究所纳米新材料计量研究所纳米新材料计量研究所医学生物计量研究所医学生物计量研究所工程计量与检测研究所（计量检测与校准中工程计量与检测研究所（计量检测与校准中12 12 国际单位制国际单位制共七个：共七个： 长度长度单位单位米米(m)(m) 质量质量单位单位千克千克(kg)(kg) 时间时间单位单位秒秒(s)(s) 电流电流单位单位安培安培(A)(A) 热力学温度热力学

8、温度单位单位开尔文开尔文(K)(K) 物质的量物质的量单位单位摩尔摩尔(mol)(mol) 发光强度发光强度单位单位坎德拉坎德拉(cd(cd) )1 1、SISI长度单位长度单位第一个长度的国际标准是一根铂依合金棒，第一个长度的国际标准是一根铂依合金棒，叫叫标准米标准米“国际米原器国际米原器”（档案米，（档案米，18891889，法国档案，法国档案局）局）（铂铱合金：铂（铂铱合金：铂9090，铱，铱1010）通过法国巴黎的地球子午线的通过法国巴黎的地球子午线的 1/10 000 0001/10 000 0001 1码码0.91440.9144米米1 1英寸英寸2.542.54厘米厘米19601

9、960年，第年，第1111届国际计量大会采用了米的原子标准。届国际计量大会采用了米的原子标准。选择选择KrKr8686在放电时所发出的某定橙色辐色在真空中在放电时所发出的某定橙色辐色在真空中的波长作为标准。的波长作为标准。19601960年，第年，第1111届国际计量大会采用了米的届国际计量大会采用了米的原子标准。选择原子标准。选择KrKr8686在放电时所发出的某在放电时所发出的某定橙色辐色定橙色辐色(2 (2p p10105d5d5 5) )在真空中的波长作在真空中的波长作为标准。为标准。1m1m1650763.731650763.73个波长个波长2 2、SISI质量标准质量标准质量的国际

10、标准是保藏在国际计量局中的质量的国际标准是保藏在国际计量局中的一个铂铱圆柱体，由国标协议规定其质量一个铂铱圆柱体，由国标协议规定其质量为为1 1千克。千克。次级标准的精确度可达次级标准的精确度可达10108 8之二之二。质量标准质量标准原子质量单位原子质量单位 在原子尺度上，质量的第二个标准。在原子尺度上，质量的第二个标准。 国际协议，规定国际协议，规定C C1212原子的质量是原子的质量是1212个统一的原子质量单位。个统一的原子质量单位。U U1 1原子质量单位原子质量单位1.6601.66010102727千克千克3 3、SISI时间标准时间标准时间标准时间标准必须能回答必须能回答(a)

11、(a)事件是在什么时刻发事件是在什么时刻发生的？生的？(b)(b)事件持续了多长时间？事件持续了多长时间？任何自身重复的现象都可以用来测量时间。任何自身重复的现象都可以用来测量时间。时间标准时间标准1S1S(1/86400)(1/86400)日，用地球自转定义的时间叫做世界时间日，用地球自转定义的时间叫做世界时间石英晶体钟石英晶体钟很好地充当了次级时间标准。一年很好地充当了次级时间标准。一年计时的最大误差计时的最大误差0.020.02s s在无线电频率范围内，石英钟精确度可达在无线电频率范围内，石英钟精确度可达10101010分之一。分之一。比石英钟本身具有的精确度大约提高了比石英钟本身具有的

12、精确度大约提高了100100倍倍原子钟原子钟19671967年，第年，第1313届国际计量大会以届国际计量大会以基础秒基础秒作为国作为国际标准。际标准。秒秒规定为规定为CsCs133133的特定跃迁的的特定跃迁的91926317709192631770个周期。精确度个周期。精确度提高到提高到10101212分之一。两个铯钟分之一。两个铯钟60006000年后相差不到年后相差不到1 1s. s.思考题思考题1 1、你认为、你认为 一个没有给出任何测量方法的物理量一个没有给出任何测量方法的物理量的定义是否有意义？的定义是否有意义？3 3、在时间标准上，我们怎么能够保证出差错的、在时间标准上，我们怎么能够保证出差错的是地球的自转，而不是铯钟？是地球的自转，而不是铯钟？2 2、你能否设想出一种基本单位制，其中不包括时、你能否设想出一种基本单位制，其中不包括时间？间？4 4、如果把国际计量局中的铂铱圆柱体重新定义、如果把国际计量局中的铂铱圆柱体重新定义为为1 1克，而不定义为克，而不定义为1Kg1Kg，是否明智？，是否明智？