高中物理 备课资料4《力学单位制》 新人教版必修1.docVIP

人教版高一物理必修1备课资料4《力学单位制》 一、力学单位制 绝对单位制：绝对单位制中又有米千克秒制（MKS）和厘米克秒制（CGS）.在绝对单位制中，质量为基本量，力是导出量.在米千克秒制中，力的单位是牛顿，规定与国际单位制相同.在厘米克秒制中，根据牛顿第二定律，规定使质量为1 g的物体产生1 cm/s2的加速度的力是力的单位，叫做1 dyn（达因），1 N和1 dyn的关系是：1 N=105 dyn. 重力单位制：在重力单位制中，先规定力的单位，然后根据牛顿第二定律F=ma规定质量的单位.工程单位制是常用的重力单位制中的一种.在工程单位制中，力的单位是千克力（kgf）（现在已不使用）.1 kgf相当于在纬度为45°的海平面上地球对千克原器的引力.因为这种规定力的大小不易测量，所以国际度量衡委员会又规定：1 kgf=9.806 65 N≈9.81 N. 米：国际单位制的长度单位，用米表示，是国际单位制中7个基本单位之一，起源于法国的米制计量制.米制采取当时认为最稳定不变的自然物——地球子午线长度作为标准来计量长度.1790年法国科学家鲍尔德、康道尔赛、拉普拉斯和孟奇等人组成的特别委员会，建议以通过巴黎的地球子午线全长的4 000万分之一作为长度单位，定义为1米.把这个标准制成的米是一根铂棒，称为存档米原器.1875年法、德、美、俄等17个国家的代表在巴黎正式签署该公约，公认米制为国际通用的计量制度，并成立国际计量局，制造出铂铱合金原器，作为长度和质量的国际单位.1889年第一届国际计量大会通过决定将存档米原器的复制品铂铱合金米原器规定为米国际原器，简称米原器，作为长度的国际标准，存放于巴黎近郊色弗莱（Sevre）国际计量局.它的强度高，温度和化学的稳定性均比较好，保证了较高的精确度.后来，随着测量精度的提高，发现米原器与原来由子午线长度定义的长度相差0.023%,于是便径直以米原器为标准.当温度为0 ℃米原器用规定方法支撑着时，其端部细线间的距离规定为一米，然而这样就违背了原来以自然常数作为米标准的意图，用实物基准代替了自然常数.而自然界中很多物体的物理性质都会发生变化，以子午线为基准定义的米标准也不例外.并且这样规定的标准不易复制，或多或少要受到环境影响，测量精度不高，不能满足计量学和精密测量的需要.20世纪50年代，随着同位素光谱光源技术的发展，发现了宽度很窄的氪—86同位素谱线，加上干涉技术的成功，人们找到了以光波波长作为长度单位的自然标准.1960年第11届国际计量大会对米的定义更改为：不存在引起波长改变的干扰因素（如多普勒效应、压力效应、斯塔克效应等）时，米的长度等于氪—86原子的2p10与5d5能级之间跃迁的辐射在真空中波长的1 650 763.73倍.米的定义更改后，国际米原器仍按原规定的条件保存在国际计量局.由于激光技术的发展，饱和吸收稳定的激光具有很高的频率稳定度和复现性，同氪—86的波长相比，它们的波长更易复现，精度也能进一步提高.因此在1973年和1979年两次米定义咨询委员会会议上，又先后推荐了4种稳定激光的波长值，同氪—86的波长并列使用，具有同等的准确度.1973年以来人们精密地测量了从红外波段直至可见光波段的各种谱线的频率值.根据甲烷谱线的频率和波长值ν和λ，得到了真空中的光速值c=λν=299 792 458米/秒，这个值非常精确，于是人们又决定把这个光速值取为定义值，而长度l（或波长）的定义由时间t（或频率）通过公式l=ct(或λ=c/ν)导出.1983年10月在第17届国际计量大会上正式通过米的新定义：“米是1/299 792 458秒的时间间隔内光在真空中行程的长度.”米这一新定义的特点是把真空中的光速值作为一个固定不变的基本物理常数，而不再是一个可测量的量；长度标准通过时间标准导出，从而使长度单位和时间单位结合起来.米的定义的修改是使长度标准更精确和稳定. 秒：它是国际单位制中的7个基本单位之一.历史上标准秒的定义随着科学技术的进步精度越来越高.最早人们利用地球自转运动来计量时间，基本单位是平太阳日.太阳连续两次出现于某地子午面上的时间间隔称为太阳日，为消除地球公转速率变化带来太阳日的变化，取全年太阳日平均值称为平太阳日.19世纪末定义一个平太阳日的1/86 400为1秒，称作世界时秒.由于地球的自转运动存在着不规则变化并有长时期减慢的趋势（近2000年来每100年日长增加1.6毫秒），使这样定义的标准度只能达到1×10-7，即每3个半月可差±秒.地球公转是周期运动，地球连续两次通过春分点的时间间隔称为回归年.为提高时间计量精度，1960年国际计量大会决定采用以地球公转的运动为基础的历书时秒为时间计量单位，规定“将1900年初附近，太阳的几何平黄经