一、物理量

物理量是物理學中量度物體屬性或描述物體狀態(tài)及其變化過程的量。它能夠定量地反映客觀事物（物體、物質(zhì)、物理現(xiàn)象、物理過程、物理事實）的物理性質(zhì)或特征。物理量既反映出客觀事物的質(zhì)的特征，又從量的角度反映客觀事物的性質(zhì)，是量度物質(zhì)屬性和描述其狀態(tài)時所用的各種參量。如：速度是用來表示物體運動快慢和方向的物理量；比熱是反映物質(zhì)的吸熱（或放熱）本領的物理量；電場強度是用來描述電場強弱和方向分布的物理量；電動勢是用來表征電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領的物理量等。

物理量從不同的角度出發(fā)可以得出不同的分類方法。

從物理量反映的屬性可以分為：量度物質(zhì)屬性的物理量，如密度、比熱、電場強度、電勢、磁感應強度等；反映物體屬性的物理量，如質(zhì)量、電阻等；描述物質(zhì)狀態(tài)所用的物理量，如速度、加速度、溫度、壓強等。

從認識論的角度可以分為：以物理現(xiàn)象為基礎而概括、抽象出的具體物理量，如力、速度、加速度、折射率等；以物理現(xiàn)象和物理過程的理性認識為基礎而建立的抽象物理量，如能量等；以科學推理的高度思維為依據(jù)而抽象出的特殊物理量，如時間、空間等。

從物理量的構(gòu)成上可分為基本物理量和導出物理量，基本物理量是人們根據(jù)需要選定的。在不同學科和不同時期，選定的基本物理量可能有所不同。1971年以后，在國際單位制中，選取長度、質(zhì)量、時間、熱力學溫度、電流強度、發(fā)光強度和物質(zhì)的量7個物理量為基本物理量，基本物理量是可以通過測量來定義的量。根據(jù)物理量的定義由基本物理量組合而成的是導出物理量，導出物理量和基本物理量（或?qū)С鑫锢砹浚┻€可以組成新的導出物理量。從根本上說，所有的導出物理量都是由基本物理量組成的。例如，在力學范疇內(nèi)，所有的物理量都由長度、質(zhì)量和時間這三個基本物理量組成。

1．基本物理量

（1）長度

歷史上對于“長度”的研究從未間斷，最早關于長度單位“米”的定義是以通過巴黎的子午線從北極到赤道之間長度的千萬分之一為1m；后來在1889年第一屆國際計量大會通過決議：將保存在法國國際計量局中的鉑銥合金在0 ℃ 時兩條刻度線間的距離定義為1m，這是首次關于長度的實物基準；1960年第十一屆計量大會決定用氪86原子的橙黃色的光波波長來定義“米”，規(guī)定為這種光的波長的1650763.73倍為1m，實現(xiàn)了長度的自然基準；1983年第十七屆計量大會通過：米是光在真空中1/299792458秒的時間間隔內(nèi)運行路程的長度。

（2）質(zhì)量

質(zhì)量是物理學最基本最重要的概念之一。隨著人們對經(jīng)典物理現(xiàn)象及概念逐步深入的研究認識，對物質(zhì)質(zhì)量的理解、界定和測量方法經(jīng)歷了一個漫長的發(fā)展變化過程。1960年，第十一屆國際計量大會通過的國際單位制，將質(zhì)量確定為7個基本物理量之一，單位名稱為“千克”，1千克等于國際千克原器的質(zhì)量，國際千克原器是以鉑銥合金制成、底面直徑為39mm、高為39mm圓柱體，目前它保存在法國巴黎的國際計量局里。

（3）時間

時間的量度總是以穩(wěn)定的周期運動為基礎，以選為標準的周期運動的周期的若干倍或若干分之一作為時間的單位。長期以來，以地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)作為時間計量的基礎，依此定出年、月、日、時、分、秒為時間單位。1960年國際計量大會確認，把時間基準改為以地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)為依據(jù)，即：把秒定義為在1900年地球繞太陽沿軌道運行一周所需時間的1/31556925.9747。為了克服地球自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)的不均勻性，1967年第十三屆國際計量大會重新規(guī)定了時間單位的定義：秒是銫133原子基態(tài)的兩個超精細能級之間躍遷所對應的輻射的9192631770個周期的持續(xù)時間。

（4）電流強度

人們一般有這樣的常識：當打開兩個自來水龍頭，有時會看到兩管中水流的強弱是不相等的，在相同的時間里，哪個水龍頭從管口流出的水量多，就說這個水流強，“水流強度”實質(zhì)就是采用測量單位時間內(nèi)某個區(qū)域流過的水量來定義。相應地，電流強度也就是每秒鐘通過導體橫截面的電荷量的多少，即電流的強弱。

在國際單位制中，規(guī)定電流強度為基本物理量，單位為安培（簡稱安，符號A），定義為：在兩條置于真空中的、相互平行、相距1m的無限長而圓截面可以忽略的導線中，通以強度相同的恒定電流，若導線每米長所受的力為2×10-7N，則導線中的電流強度為1A。

（5）溫度

溫度是表征物體內(nèi)部大量分子做無規(guī)則熱運動劇烈程度的物理量。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量，而用來量度物體溫度數(shù)值的標尺叫溫標。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點（零點）和測量溫度的基本單位。目前國際上用得較多的溫標有華氏溫標、攝氏溫標和熱力學溫標。

規(guī)定熱力學溫度T是基本物理量，它的單位為開爾文（簡稱開，符號為K），1K定義為標準狀態(tài)下，水三相點的熱力學溫度的1/273.16。熱力學溫度與攝氏度的換算關系為T=t+273.16，即攝氏溫標的0 ℃=273 K;100 ℃=373 K。

（6）物質(zhì)的量

在化學中常用的物理量，它表示物體所含物質(zhì)的多少，即物質(zhì)含有多少阿伏加德羅常數(shù)（6.02×1023）個微粒的物理量，“摩爾”是物質(zhì)的量的單位，簡稱為“摩”，符號為“mol”。“物質(zhì)的量”僅適用于微觀粒子，由于構(gòu)成物質(zhì)的微粒種類很多，可以為分子、原子、離子、中子、電子、原子團，或是這些粒子的特定組合等，因此，用物質(zhì)的量來表示物質(zhì)時，必須指明微粒的名稱。

（7）發(fā)光強度

光源在給定方向的單位立體角中發(fā)射的光通量定義為光源在該方向的發(fā)光強度，簡稱“光強”，發(fā)光強度就是描述了光源到底有多“亮”，因此它是光功率與會聚能力的一個共同的描述。發(fā)光強度越大，光源看起來就越亮，同時在相同條件下被該光源照射后的物體也就越亮。發(fā)光強度的單位為坎德拉。

1979年10月召開的第十六屆國際計量大會上正式規(guī)定：發(fā)出頻率為540×1023赫茲的單色輻射光源，沿給定方向的輻射強度為1/683（瓦/球面度）時，光源在該方向的發(fā)光強度為1坎德拉。

表2-2是基本物理量一覽表。

2．導出物理量

其他通過物理定義或定律導出的物理量叫做導出量，在印刷復制過程中會經(jīng)常涉及一些導出物理量，例如，印刷機勻速走紙時的運動速度，就是所運動的距離與所用時間的比率，這個導出物理量的單位也就是由距離和時間的基本單位之間的比值而得到的導出單位m/s。印刷機開啟時的加速度、印刷壓力、印刷設備耗電量等都是導出物理量。表2-3是導出物理量一覽表。

3．量綱

由于物理量之間存在著規(guī)律性的聯(lián)系，因此在選定了一個單位制的基本量之后，其他物理量都可以通過一定的物理關系與基本量聯(lián)系起來。為了定性地描述物理量，特別是定性地給出導出量與基本量之間的關系，可以引入量綱的概念。在不考慮數(shù)量因素時，表示一個物理量是由哪些基本量導出的以及如何導出的式子，稱為該物理量的量綱式。如基本物理量中長度的量綱是L，質(zhì)量的量綱是M，時間的量綱是T，電流強度的量綱是I，熱力學溫度的量綱是Θ，物質(zhì)的量的量綱是H，發(fā)光強度的量綱是J，有了基本物理量的量綱后，在國際單位制中，速度的量綱是[v]=L T-1，功和能量的量綱是L2M T-2等。

4．物理量計算

物理量的計算同樣遵循數(shù)學運算法則，對于表示物理量單位的字母符號也可以帶入計算公式，在物理量計算過程中要注意下列規(guī)則：

① 當物理量采用同一計算單位時，物理量之間的和、差才有意義。

例如：20m+10m-5m=25m

② 物理量之間的積和商是通過測量數(shù)值、測量單位之間相乘或者相除。

例如：20m×10m=20×10×m×m=200m2

20m3/10m=20×m×m×m/（10×m）=2m2

③ 單位之間換算是換算系數(shù)和單位之間乘積。

例如：1m=100cm=1000mm; 1h=60min=3600s

④ 如果在計算公式中所涉及的物理量單位均采用國際單位，那么就可以得到推導單位。

例如：速度=距離/時間=m/s

⑤ 為了區(qū)分物理量和物理量的單位，人們常將表示物理量的字母用 [ ] 表示。

例如： [v]=[s]/[t]=m/s

⑥ 物理量的大小有時僅僅通過測量數(shù)值和測量單位來表示是不夠的，還需要標示出方向，如作用力、速度、位移，它們有時被稱為矢量，在這種情況下物理學上采用在表示物理量的字母上畫上箭頭，表示同一方向或相反方向。

例如：

⑦ 對于那些使用測量數(shù)值、測量單位就能明顯確定的，即沒有方向的量，如時間等，這些屬于標量，在物理量描述時不使用箭頭。