中學物理單位淺探

物理單位作為物理量的組成部分，有著舉足輕重的作用。任何一個物理數據只有數字而無相匹配的物理量單位，則該數字就僅僅是一串阿拉伯數字的組合，沒有一點物理意義存在，就更談不上是有效的物理數據了。

一、幾個相關概念的說明

1.物理量:量度物質的屬性和描述其運動狀態時所用的各種量值。如:量度物質慣性的物理量是質量，描述物體運動快慢的物理量是速度等。

2.物理單位:分為基本單位、導出單位和輔助單位三種。

描述基本物理量的計量單位叫基本單位。如:質量的基本單位是“千克”、長度的基本單位是“米”、時間的基本單位是“秒”、電流強度的基本單位是“安培”、溫度的基本單位是“開爾文”、物質的量的基本單位是“摩爾”、發光強度的基本單位是“坎德拉”。(注:采用的是國際單位制)

導出單位是由基本單位組合而成。如速度的單位“米/秒”就是一個導出單位。

在導出單位中，有些單位具有專門名稱。如:頻率的單位——赫茲(Hz)，力的單位——牛頓(N)，壓強的單位——帕斯卡(Pa)，能量、功、熱量的單位——焦耳(J)，功率的單位——瓦特(W)，電量、電荷的單位——庫侖(C)，電勢、電勢差、電壓、電動勢的單位——伏特(V)，電容的單位——法拉(F)，電阻的單位——歐姆(Ω)，電導的單位——西門子(S)等等。

還有一些導出單位是很特殊的，它們是兩個相同單位的比值，故可用數值1表示，例如折射率，相對介電常數，相對磁導率等。

此外，還有些導出單位不能由基本單位和導出單位用簡單的乘除運算導出，要由SI單位經過復雜的運算得出。如聲能級、電平的單位——貝、分貝(b、db)就是由對數表示的。

國際單位制的輔助單位目前只有兩個，弧度和球面度(純系幾何單位)。當然，輔助單位也可以再構成導出單位。

3.單位制:基本單位和導出單位的總和叫做單位制。基本量及其單位可以有不同的選擇方法，它們的選擇不同，形成的單位制就不同。目前，國際上通用的單位制叫做國際單位制，也叫SI制。

二、物理單位對于物理數據的重要性

物理學是一門自然科學類學科，其研究方法主要是觀察和實驗。既然要實驗，就一定應有準確和精確的實驗測量數據，而這些數據包括實驗測得的數字和所測物理量的單位，準確而精確的數字加上對應的物理量單位，才能十分有效且明了地表示所測的物理量多少和物理屬性。如:測一個墨水瓶的質量，某同學用天平測得結果是:101.50。從這個同學測得結果可以看出，他忘了填寫質量的單位，那么這個測量結果就僅表示一個數字，不能表示該數字所能代表的物理意義。如若我們為這位同學在測量結果后填寫上單位“克”，則“101.50克”這個測量結果便是一個十分有效的物理數據了，它表示所測墨水瓶的質量是101.50克。該數據不但說明了物體的多少，從單位也可知曉“多少”所指的是物體質量的多少，還可以從數字和單位得出測量該物理量的測量工具的精確程度(最小刻度值)及數字的準確值和估計值。

我們不難發現，有了物理單位的數據才有生命力，才能較完整地表示某物體的多少和屬性。只有數字而無單位的結果是沒有活力的，只有單位而無數字相輔，物理單位也會顯得蒼白無力。

三、物理單位的填寫應恰當、合理

物理單位能有效表示某事物的屬性。由于物理學科里的物理量有許多，不同物理量所對應的單位也就有許多，物理量所表示的物理意義不同，來修飾它的物理單位意義也就不同。

如何準確地運用單位來修飾物理量是相當重要的，筆者認為應從以下幾個途徑入手:

1.在理解的基礎上，記憶不同物理量的單位有哪些;反過來，也要記住不同物理單位所能表示的物理量及意義。

2.了解數據所要表示的物理量是什么，從而確定修飾該數據的物理單位。如測物體的質量，則可選擇的單位有:千克、克、毫克、噸，而不是米、小時、牛頓或其他非質量單位。

3.知道數據所描述對象的物理性質，如物體的大小、多少或形狀等，從而確定所選單位的級別。

如前面的墨水瓶，測其質量得到的數字是101.50，還要確定應填寫的質量單位，但質量單位有好幾個，到底該選哪一個單位才合適呢?這就需要了解墨水瓶的質量級別，選擇“克”這個單位來修飾測量數字101.50比較合適，能客觀地、較準確地反映出墨水瓶質量。如果我們選了“千克”“毫克”或“噸”，所得到的物理數據就會讓人笑話，因為這么巨大或微小的墨水瓶是不合常理的。

4.選擇好正確合理的單位后，還得檢驗所得數據是否符合生活實際。

如:用天平測出一堆大頭針的個數。其方法如下:

(1)先用天平測出這堆大頭針的總質量M=22.30克;

(2)再用天平測出若干個(選20個)大頭針的總質量m=2.01克;

(3)計算這堆大頭針的個數:N=M/m×20個≈11.09×20個=221.80個。

從上面整個實驗過程可以看出:實驗思路設計正確，步驟合理，計算結果也正確。但大家仔細想想，大頭針的個數怎么會有0.9個?顯然，這個通過實驗精確計算出的數據也有它的不切合現實性。所以，實驗數據都應該與生活實際相比較，看是否符合現實情況，而不能只局限于理論的推導和計算。

可見，一個完整而有效的物理數據應是精確的數字與合理的物理單位完美的有機結合體，同時也應是生活實際的具體體現者，二者誰離開了誰都將失去所要表達的意義。

作者單位:湖北省鄖縣楊溪中學