接上文 物理单位与物理常量概览一
上文讲解了时间单位秒,长度单位米,质量单位千克,以及复合单位面积平方米,体积立方米。今天继续讲解速度,加速度,作用力,功,能,热量,安培等的单位。
速度单位米每秒
我们研究物体的运动,离不开对运动速度的定量分析。物理上用物体走过的位移和所用时间的比值来描述物体运动的快慢,即速度等于单位时间内走过的位移。v=s/t。
根据描述,得到的速度是单位时间内的平均速度。那如果物体只运动了0.5秒就停止了,我们用0.5秒走过的位移除以0.5秒也可以理解为它这0.5秒内的平均速度。
**瞬时速度,**即某一个具体时间点的速度。这是个有点困惑的概念,有人认为,具体的时刻不经历时间,就没有位移,怎么会有速度呢?正确的解释是在该时刻无穷短的时间内走过的平均速度即为该点的瞬时速度。

根据位移时间曲线能很好的理解两点的平均速度和某一点的瞬时速度。假设上图中横坐标是时间,纵坐标是位移,则p0与p点连线的横向分量是走过的时间,纵向分量是走过的位移,相除得到了平均速度,同时也是该直线的斜率大小。
当p与p0点无限靠近时,p与p0点的连线就是p0点的切线,该切线的斜率就时p0点的瞬时速度。
复合单位加速度a米每二次方秒
加速度是指单位时间内速度的变化量,用符号a表示。在牛顿力学中经常使用。a=(v2-v1)/t,单位为米每二次方秒,因为是米和秒的导出单位,所以单位量的大小有米和秒的单位量决定。1米每二次方秒代表,物体速度每秒增加1米每秒。而地球附近的物体因受到地球吸引而自由落体时,向下的加速度,伽利略测得约9.8米每二次方秒。
力的基本单位牛
与时间距离速度不同,力的大小比较抽象,在人的感知中很难比较两个力的精确关系。当牛顿提出牛顿第二定律F=ma后,力就被定量了。定义力的单位为牛,1牛=1千克米每二次方秒,即1牛的力可以给质量1千克的物体提供1米每二次方秒的加速度。牛为千克米秒的导出单位。

功能与热量的单位焦耳
在研究物理运动过程中,科学家相信能量是守恒的,能量只会从一种形式转化为另一种形式。通过力做功即可使能量发生转移。如自由落体下降高度为h, 则重力做功w=mg*h, 而根据自由落体运动规律,h=g*t*t/2。v=gt, 则mgh=m*v*v/2。我们把m*v*v/2定义为物体具有的动能,mgh可以看作物体的重力势能,也可以看作重力做的功。则功与能的转换正好相等。功与能单位统一为焦耳,根据w=mgh, 则1焦耳=1牛米=1千克米平方每二次方秒。
电流基本单位安培
电流的定义是单位时间内通过横截面的电荷量。即I=Q/t,但是在定义电流大小的时候,我们对电荷量多少所知甚少,即不能准确分析电荷量的多少。
根据实验现象科学家猜测两根平行的通电导线他们之间的作用力与电流大小成正比,并定义电流1安培的大小为:在真空中,截面积可忽略的两根相距1米的平行而无限长的圆直导线内,通以等量恒定电流,导线间相互作用力在1米长度上为2×10-7牛时,则每根导线中的电流为1安培。
这样我们根据Q=It来计算物体所带电荷量的大小。发现所有物体所带电荷量,都是元电荷的整数倍,后来发现元电荷大小就是1个电子的电荷量,并计算出1个电子的带电量约1.60*10-19库。

因为电子的电量不变,而安培的定义又太不准确,这样导致测得电子的电量会有误差。所以后来科学界又以电子的电量作为常数为标准,再用I=Q/t来重新定义1安培的大小,即1安培被定义为:在1秒内,有(1 / 1.602176634) × 10¹⁹个电子(即约6.241509074 × 10¹⁸个电子)通过导体的某一横截面所产生的电流强度。与原来定义的安培大小是一致的,只是精度不同。
总结
电磁的世界非常精彩,后面我们来分析电磁世界里的其他物理量,通过他们来揭示电磁世界的规律。