2-2 大物物理量的单位和量纲
物理量单位和量纲PPT课件
纳米（nm）
1/1000微米，常用于表示分子、 原子尺度。
质量单位的换算
千克（kg）
国际单位制中的基本质量单位 ，常用于日常生活和科学实验 中。
克（g）
1/1000千克，常用于表示较小 质量或精确测量。
总结词
了解不同质量单位之间的换算 关系，掌握国际单位制中的质 量单位。
吨（t）
1000千克，常用于表示非常大 或非常重的质量。
目的
消除物理量的量纲，将物理问题转化为数 学问题，便于分析和计算。
方法
将物理量与适当的参考值进行比较，得到 无量纲的数，例如雷诺数、弗劳德数等。
应用
无量纲化处理在流体力学、气象学、地震 工程等领域有广泛应用。
04
物理量单位的换算
长度单位的换算
总结词
了解不同长度单位之间的换算关系，掌握 国际单位制中的长度单位。
单位制
单位制是规定一组相互关联的单位和导出单位的关系和换算标准的方法。
国际单位制（简称SI）：国际上统一规定的长度、质量、时间、电流、热力学温 度、物质的量和发光强度7个基本单位作为基准，其他单位由这7个单位推导出来 。
国际单位制
国际单位制的特点
国际单位制具有科学性、实用性、统 一性和通用性等特点，是全球范围内 进行科学技术交流的基础。
牛顿（N）
力的基本单位，表示使物体产生加速度的力。
千克力/米（kgf/m）
表示在1米长度上施加1千克质量的力所产生的力矩。
05
物理量单位和量纲的应用
在科学实验中的应用
测量精度
物理量单位和量纲是科学实验中 测量精度的重要保障，确保实验
数据的准确性和可靠性。
实验设计
在实验设计阶段，需要根据物理 量单位和量纲来选择合适的测量 方法和工具，以确保实验的可行
量纲
量纲基本物理单位是基本物理量的度量单位，例如长短、体积、质量、时间等等之单位。
这些单位反映物理现象。
物理现象或物理量的度量，叫做“量纲”。
物理定义将一个物理导出量用若干个基本量的乘方之积表示出来的表达式，称为该物理量的量纲式，简称量纲(dimension)。
量纲又称为因次。
它是在选定了单位制之后，由基本物理量单位表达的式子。
单位制度在国际单位制(SI)中，七个基本物理量长度、质量、时间、电流、热力学温度、物质的量、发光强度的量纲符号分别是是L、M、T、I、Q、N和J。
国家标准按照国家标准（GB3101—93），物理量Q的量纲记为dimQ，国际物理学界沿用的习惯记为[Q]。
量Q的量纲的一般形式为：dimQ= L^αM^βT^γI^δΘ^εN^ζJ^η量纲是物理学中的一个重要问题。
它可以定性地表示出物理量与基本量之间的关系；可以有效地应用它进行单位换算；可以用它来检查物理公式的正确与否；还可以通过它来推知某些物理规律。
“在量制中，以基本量的幂的乘积表示该量制中一个量的表达式，这个表达式就是该量的量纲。
”比如——速度...... v = ds/dt 量纲：L*T^(-1)加速度.... a = dv/dt 量纲：L*T^(-2)力........ F = ma 量纲：M*L*T^(-2)压强...... P = F/S 量纲：M*L*T^(-2)*L^(-2) = M*T^(-2)*L^(-1)量纲是检查公式推导过程中是否准确的判据，虽然不能保证正确，但可以找到错误。
一个物理理论通常由以下几个部分组成：概念，通常是抽象的，不能直接感知的；关于这些概念的数学表示（物理量）的假定一个或一组方程，表示物理量之间的关系。
在这后两部分中，量纲扮演着重要角色。
单位是计量的标准。
量纲是表达基本物理量的抽象的符号，而单位是具体物理量的量度。
量纲用来描述物理量本身的性质，而单位是用来表达量的具体多少的基准。
有量纲的物理量都可以进行无量纲化处理无量纲化处理有量纲的物理量都可以进行将一个物理导出量用若干个基本量的乘方之积表示出来的表达式，称为该物理量的量纲式，简称量纲。
量纲的名词解释
量纲的名词解释在自然科学领域中，量纲是一个关键的概念，它用于描述和测量物理量的性质和特征。
量纲包括基本量纲和导出量纲，通过量纲分析和维度分析方法，我们可以更好地理解和描述物理现象。
本文将对量纲的概念、分类以及在科学研究中的应用进行解释和探讨。
一、量纲的概念与分类1.1 量纲的概念量纲是指用来度量和描述物理量的属性的概念。
它描述了物理量之间的关系和相互作用，使得我们能够进行定量分析和推断。
量纲通常与物理量的数值部分相乘，例如，长度可以用米（m）来表示，速度可以用米每秒（m/s）来表示。
1.2 量纲的分类根据物理量的性质和特征，量纲可以分为两类：基本量纲和导出量纲。
基本量纲是指不能再通过其它量纲表示的最基本的物理量，它们被认为是不可分解的。
常见的基本量纲有长度（L）、质量（M）、时间（T）、电流（I）以及温度（Θ）。
导出量纲是指通过基本量纲进行乘除运算得到的物理量纲。
例如，速度是长度与时间的比值，其量纲表示为L/T，加速度则是速度与时间的比值，其量纲表示为L/T^2。
二、量纲分析在科学研究中的应用2.1 量纲分析的基本原理量纲分析是一种基于物理量纲的推理方法，它通过对物理现象中涉及的各个物理量纲进行分析，揭示它们之间的关系和特性。
该方法常用于理论模型构建、实验设计和数据分析中。
2.2 量纲分析的应用领域量纲分析在物理学、工程学、化学等科学领域中得到广泛应用。
它可以帮助科学家们建立和推导物理定律、模型和方程式，从而解释和预测各种自然现象。
在物理学中，量纲分析可以用于推导质点运动方程、电磁场方程和量子力学方程等。
在工程学中，量纲分析可以用于设计和优化各类工程结构和装置，如发动机、飞机翼和船舶等。
在化学领域，量纲分析可以帮助研究人员确定反应速率和平衡常数之间的关系，以及物质的扩散和传递行为等。
三、量纲分析方法与维度分析在量纲分析中，有两种常用的方法：量纲分析方法和维度分析方法。
3.1 量纲分析方法量纲分析方法主要是通过建立物理量之间的数量关系，通过量纲平衡的方法推导物理定律或解决问题。
大学物理 2-2 物理量的单位和量纲
第五版
2-284年2月27日，我国国务院颁布实行 以国际单位制（SI）为基础的法定单位制． 国际单位制规定了七个基本单位． 物理量 力学的 单位名称 基本单位 符号 长度 米 m 质量 千克 kg 时间 秒 s
第二章
牛顿定律
1
物理学
第五版
2-2 物理量的单位和量纲
1 m是光在真空中(1/299 792 458)s时间间 隔内所经路径的长度． 1s是铯的一种同位素133 Cs原子发出的一 个特征频率光波周期的9 192 631 770倍． “千克标准原器” 是用铂铱合金制造的 一个金属圆柱体，保存在巴黎度量衡局中． 其它力学物理量都是导出量． 力学还有辅助量：弧度 rad．
夸克半径
11010 m
110
15
最小病毒 电子
9 1014 kg 9.11031 kg
m
11020 m 光子、中微子 （静） 0
第二章 牛顿定律
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物理学
第五版
2-2 物理量的单位和量纲
二
量纲
表示一个物理量如何由基本量的组合所 形成的式子． 某一物理量 Q 的量纲
dim Q L M T
第二章 牛顿定律
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物理学
第五版
2-2 物理量的单位和量纲
导出量 速率
力 功
v ds/dt F ma dW F dr
m s
-1
1 N 1kg m s 1J 1 N m
-2
实际过程的时间 17 宇宙年龄 约 4.2 10 s (140亿年) 7 地球公转周期 3.2 10 s 人脉搏周期 约 0.9 s 25 最短粒子寿命 10 s
第二章 牛顿定律
大学物理B1_第2章_1
运动趋势方向相反的力（静摩擦力）。 Ff0m 0 FN 滑动摩擦力 Ff FN
静摩擦力 2014年10月15日星期三
Ff0 0 FN
一般 0
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第二章 牛顿定律
摩擦力例子 m=2kg F=3N
运动趋势
=3.92N =FN Ff=3N ，是静摩擦力
=0.2 F<Ff 要向左运动？ 肯定不会！ 车轮的运动
10
第二章 牛顿定律
力学的 基本单位 物理量 单位名称 长度 米 质量 千克 时间 秒
kg s m 符号 1m是光在真空中在（1/299792458 s ）内所经过
1s是铯的一种同位素133 CS 原子发出的一个特征
的距离。
频率光波周期的9192631770倍。 “千克标准原器” 是用铂铱合金制造的一个金属 圆
<10–17m
104N
10
–2
胶子
中间 波色子
16
N
第二章 牛顿定律
一般认为有四种相互作用： 引力相互作用，电磁相互作用，强相互作用，弱 相互作用。 萨拉姆(巴基斯坦) 弱相互作用 电弱相互 温伯格(美国) 作用理论 电磁相互作用 格拉肖(美国) 三人于1979年荣获诺贝尔物理学奖。 鲁比亚(意大利), 范德米尔(荷兰)实验证明电弱相互作用。 也获得1984年的诺贝尔物理学奖。 电弱相互作用 强相互作用 万有引力作用 2014年10月15日星期三 “大统一”（尚待实现）
第二章 牛顿定律
2-2 物理量的单位和量纲
1984年2月27日，我国国务院颁布实行以国际单位 制（SI）为基础的法定单位制。
SI制共有7个基本单位米、千克、秒、安培、开尔
文、摩尔、坎德拉，其余都是导出单位。 一、SI单位
量纲常用最快记住
量纲常用最快记住1. 量纲的定义量纲是描述物理量的属性的表征，是对物理量所具有的性质或特征的度量。
在物理学中，量纲分为基本量纲和导出量纲两种，基本量纲是不能进一步由其他量纲表示的基本物理量，而导出量纲则是通过基本量纲组合而成的。
2. 常见基本量纲及其单位下面列举了常见的基本量纲及其国际单位制（SI）中的单位：•长度：米（m）•质量：千克（kg）•时间：秒（s）•电流：安培（A）•温度：开尔文（K）•物质的量：摩尔（mol）•光强：坎德拉（cd）3. 最快记住量纲的方法记住量纲是物理学学习的基础，而且在解题过程中经常需要将物理量转化为相应的单位。
下面是一些最快记住量纲的方法：3.1 关注单位的前缀很多物理量的单位都采用了国际单位制中的前缀，比如千克、毫米、秒等。
重点关注单位的前缀可以帮助我们更快地记住量纲。
3.2 制作记忆口诀利用记忆口诀是一个常用的方法，通过编制有趣的口诀能够帮助我们更好地记住量纲。
比如：长、宽、高还有米，重、轻要用千克。
3.3 制作记忆卡片制作记忆卡片是一种有效地记忆方法。
将量纲写在一张卡片上，正面写上量纲的名称，背面写上量纲的定义和单位，然后通过反复阅读和背诵来帮助记忆。
3.4 制作记忆图表制作一张量纲对应的图表也是一种有效的记忆方法。
通过画出物理量和其对应的量纲单位之间的关联图表，可以更好地帮助记忆。
4. 量纲的运算在物理学中，量纲的运算遵循一定的规则。
下面是量纲运算的一些规律：4.1 加减运算在进行加减运算时，只有相同量纲的物理量才能进行运算。
对于不同量纲的物理量，需要先进行量纲转换。
4.2 乘除运算在进行乘除运算时，物理量的量纲进行相应的运算。
对于乘法运算，量纲相乘；对于除法运算，量纲相除。
4.3 幂运算在进行幂运算时，物理量的量纲进行相应的幂运算。
5. 量纲分析的应用量纲分析是物理学中常用的一种方法，通过对物理问题进行量纲分析，可以得到物理规律、公式和方程之间的关系。
物理量的单位与量纲
§2.2 物理量的单位和量纲2.2.1 国际单位制（SI 制）在历史上, 由于物理量的单位制有很多种，世界各国往往按照各自的习惯，沿用不同的单位制，这不便于科学技术的交流和发展，而且也不规范。
鉴于这种情况，国际计量大会决议推行统一的国际单位制（Le Système International dùnités ）简写为SI （注意是法文）。
我国也决定从1987年1月1日起，在各级学校的教科书中使用国际单位制。
国际单位制规定了7个具有严格定义的基本单位，见表2.1所示。
其中前三个单位：长度单位“米”、质量单位“千克”、时间单位“秒”是力学里的基本单位。
国际单位制除了规定7个基本单位之外，还有两个辅助单位，分别是平面角的单位弧度（rad ）和立体角的单位球面度（sr ）。
表2.1 国际单位制中的基本单位国际单位制规定的其它物理量所对应的单位，如力的单位牛顿、能量单位焦耳、电压单位伏特等等，都可以由这7个基本单位导出。
按照上述基本量和基本单位的规定，速度的单位是米每秒（1m s -⋅）；角速度的单位是弧度每秒（1rad s -⋅）；加速度的单位是米每二次方秒（2m s -⋅）；力的单位是千克米每二次方秒（2kg m s -⋅⋅），称为 “牛顿”，简称“牛”（N ）。
21N 1kg m s -=⋅⋅。
其它常见物理常数的名称、符号、数值和单位见附录B 。
2018年11月16日，第26届国际计量大会通过了关于修订国际单位制的决议。
国际单位制7个基本单位中的4个，即千克、安培、开尔文和摩尔将分别改由普朗克常数、基本电荷、玻尔兹曼常数和阿伏伽德罗常数来定义。
加之此前对“秒”、“米”和“坎德拉”的重新定义，至此组成国际计量单位制的7个基本单位均实现了由常数定义，全部告别了采用实物计量的历史。
为了便于读者理解，我们将力学中三个基本单位的新旧定义一并列出。
1. 秒，符号：s ，SI 的时间单位。
附录三物理量单位与量纲
附录三物理量单位与量纲1．物理学中的单位制1.1 基本单位和导出单位物理学是一门实验科学，常需要对各种物理量进行必要的测量。
对一个物理量测量的结果一般包括所测定的数值和所需用的单位两个部分。
由于各个物理量之间存在一定的规律性联系，所以可不必对每个物理量的单位都独立地给予规定，而只需选择一组互相独立的物理量为基本量，并为每一个基本量规定一个基本单位。
至于其它的物理量，由于它们都可以由基本量通过有关的关系式（定义或定律）导出，因而称为导出量，与之所对应的单位则称为导出单位。
1.2 单位制由基本单位和一系列有关关系式得到的导出单位就制定了一套单位，这就构成了一定的单位制。
1.2.1 国际单位制（SI）为了国际上的贸易、工业及科学技术交往的需要，1875年在法国巴黎由17个国家的外长制定了米制公约。
米制公约规定：长度单位为米、质量单位为千克（公斤）、时间单位为秒，这种单位制被称为米⋅千克⋅秒制（英文简写为MKS制）。
随着电磁学、热力学、光学和微观物理学的发展，基本量由3个扩大到7个，在此基础上发展起来的单位制被称为国际单位制，这是在1960年的第11届国际计量大会上被首次予以确认的，并统一以SI表示。
在国际单位制中，将单位分为三大类：基本单位、导出单位和辅助单位。
其中基本单位有7个，它们分别为：（1）长度单位―――米（m）。
1889年第1届国际计量大会上批准以铂铱米尺（被称为国际米原器）的长度为1米。
1983年第17届国际计量大会上对米作了最新的定义：“米是1/299792458秒的时间间隔内光在真空中行程的长度”。
在通过“米”的定义的同时，还规定了复现新的米定义的三种方法（在此之前，应首先规定真空中的光速为c = 299792458m s-1）：一是利用平面电磁波在真空中经过时间间隔∆t 所传播的距离l = c∆t的关系，从计量时间∆t得出l；二是利用频率为ν的平面电磁波在真空中的波长λ = c/ν的关系，从测量频率ν得出波长λ；三是可采用所规定的某种饱和吸收稳频激光的辐射，或某些光谱灯的辐射，通过测量其频率而得出波长。
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导出量 速率
力 功
v ds/dt F ma dW F dr
m s
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1 N 1kg m s 1J 1 N m
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实际过程的时间 17 宇宙年龄 约 4.2 10 s (140亿年) 7 地球公转周期 3.2 10 s 人脉搏周期 约 0.9 s 25 最短粒子寿命 10 s
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2-2 物理量的单位和量纲 实际长度 实际质量
可观察宇宙半径 地球半径
1026 m
6.4 106 m
宇宙
1053 kg
2.0 ห้องสมุดไป่ตู้1030 kg 6.0 1024 kg
104 kg
太阳 地球
说话声波波长 4 101 m
可见光波波长
6 107 m 宇宙飞船
原子半径 质子半径
夸克半径
11010 m
110
15
最小病毒 电子
9 1014 kg 9.11031 kg
m
11020 m 光子、中微子 （静） 0
第二章 牛顿定律
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2-2 物理量的单位和量纲
二
量纲
表示一个物理量如何由基本量的组合所 形成的式子． 某一物理量 Q 的量纲
dim Q L M T
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2-2 物理量的单位和量纲
一
单位制
1984年2月27日，我国国务院颁布实行 以国际单位制（SI）为基础的法定单位制． 国际单位制规定了七个基本单位． 物理量 力学的 单位名称 基本单位 符号 长度 米 m 质量 千克 kg 时间 秒 s
第二章
牛顿定律
1
物理学
第五版
2-2 物理量的单位和量纲
1 m是光在真空中(1/299 792 458)s时间间 隔内所经路径的长度． 1s是铯的一种同位素133 Cs原子发出的一 个特征频率光波周期的9 192 631 770倍． “千克标准原器” 是用铂铱合金制造的 一个金属圆柱体，保存在巴黎度量衡局中． 其它力学物理量都是导出量． 力学还有辅助量：弧度 rad．
p q
s
如：速度的量纲是 LT
1 1
角速度的量纲是 T 力的量纲是 MLT 2
第二章 牛顿定律
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2-2 物理量的单位和量纲
量纲作用 (1) 可定出同一物理量不同单位间 的换算关系．
(2) 量纲可检验文字描述的正误．
(3) 从量纲分析中定出方程中比例 系数的量纲和单位．
Fr m1m2 G 如： F G 2 m1m2 r 3 1 2 dim G L M T