一、物理量

物理量是物理学中量度物体属性或描述物体状态及其变化过程的量。它能够定量地反映客观事物（物体、物质、物理现象、物理过程、物理事实）的物理性质或特征。物理量既反映出客观事物的质的特征，又从量的角度反映客观事物的性质，是量度物质属性和描述其状态时所用的各种参量。如：速度是用来表示物体运动快慢和方向的物理量；比热是反映物质的吸热（或放热）本领的物理量；电场强度是用来描述电场强弱和方向分布的物理量；电动势是用来表征电源将其他形式的能转化为电能本领的物理量等。

物理量从不同的角度出发可以得出不同的分类方法。

从物理量反映的属性可以分为：量度物质属性的物理量，如密度、比热、电场强度、电势、磁感应强度等；反映物体属性的物理量，如质量、电阻等；描述物质状态所用的物理量，如速度、加速度、温度、压强等。

从认识论的角度可以分为：以物理现象为基础而概括、抽象出的具体物理量，如力、速度、加速度、折射率等；以物理现象和物理过程的理性认识为基础而建立的抽象物理量，如能量等；以科学推理的高度思维为依据而抽象出的特殊物理量，如时间、空间等。

从物理量的构成上可分为基本物理量和导出物理量，基本物理量是人们根据需要选定的。在不同学科和不同时期，选定的基本物理量可能有所不同。1971年以后，在国际单位制中，选取长度、质量、时间、热力学温度、电流强度、发光强度和物质的量7个物理量为基本物理量，基本物理量是可以通过测量来定义的量。根据物理量的定义由基本物理量组合而成的是导出物理量，导出物理量和基本物理量（或导出物理量）还可以组成新的导出物理量。从根本上说，所有的导出物理量都是由基本物理量组成的。例如，在力学范畴内，所有的物理量都由长度、质量和时间这三个基本物理量组成。

1．基本物理量

（1）长度

历史上对于“长度”的研究从未间断，最早关于长度单位“米”的定义是以通过巴黎的子午线从北极到赤道之间长度的千万分之一为1m；后来在1889年第一届国际计量大会通过决议：将保存在法国国际计量局中的铂铱合金在0 ℃ 时两条刻度线间的距离定义为1m，这是首次关于长度的实物基准；1960年第十一届计量大会决定用氪86原子的橙黄色的光波波长来定义“米”，规定为这种光的波长的1650763.73倍为1m，实现了长度的自然基准；1983年第十七届计量大会通过：米是光在真空中1/299792458秒的时间间隔内运行路程的长度。

（2）质量

质量是物理学最基本最重要的概念之一。随着人们对经典物理现象及概念逐步深入的研究认识，对物质质量的理解、界定和测量方法经历了一个漫长的发展变化过程。1960年，第十一届国际计量大会通过的国际单位制，将质量确定为7个基本物理量之一，单位名称为“千克”，1千克等于国际千克原器的质量，国际千克原器是以铂铱合金制成、底面直径为39mm、高为39mm圆柱体，目前它保存在法国巴黎的国际计量局里。

（3）时间

时间的量度总是以稳定的周期运动为基础，以选为标准的周期运动的周期的若干倍或若干分之一作为时间的单位。长期以来，以地球的自转和公转作为时间计量的基础，依此定出年、月、日、时、分、秒为时间单位。1960年国际计量大会确认，把时间基准改为以地球围绕太阳公转为依据，即：把秒定义为在1900年地球绕太阳沿轨道运行一周所需时间的1/31556925.9747。为了克服地球自转与公转的不均匀性，1967年第十三届国际计量大会重新规定了时间单位的定义：秒是铯133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631770个周期的持续时间。

（4）电流强度

人们一般有这样的常识：当打开两个自来水龙头，有时会看到两管中水流的强弱是不相等的，在相同的时间里，哪个水龙头从管口流出的水量多，就说这个水流强，“水流强度”实质就是采用测量单位时间内某个区域流过的水量来定义。相应地，电流强度也就是每秒钟通过导体横截面的电荷量的多少，即电流的强弱。

在国际单位制中，规定电流强度为基本物理量，单位为安培（简称安，符号A），定义为：在两条置于真空中的、相互平行、相距1m的无限长而圆截面可以忽略的导线中，通以强度相同的恒定电流，若导线每米长所受的力为2×10-7N，则导线中的电流强度为1A。

（5）温度

温度是表征物体内部大量分子做无规则热运动剧烈程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标和热力学温标。

规定热力学温度T是基本物理量，它的单位为开尔文（简称开，符号为K），1K定义为标准状态下，水三相点的热力学温度的1/273.16。热力学温度与摄氏度的换算关系为T=t+273.16，即摄氏温标的0 ℃=273 K;100 ℃=373 K。

（6）物质的量

在化学中常用的物理量，它表示物体所含物质的多少，即物质含有多少阿伏加德罗常数（6.02×1023）个微粒的物理量，“摩尔”是物质的量的单位，简称为“摩”，符号为“mol”。“物质的量”仅适用于微观粒子，由于构成物质的微粒种类很多，可以为分子、原子、离子、中子、电子、原子团，或是这些粒子的特定组合等，因此，用物质的量来表示物质时，必须指明微粒的名称。

（7）发光强度

光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量定义为光源在该方向的发光强度，简称“光强”，发光强度就是描述了光源到底有多“亮”，因此它是光功率与会聚能力的一个共同的描述。发光强度越大，光源看起来就越亮，同时在相同条件下被该光源照射后的物体也就越亮。发光强度的单位为坎德拉。

1979年10月召开的第十六届国际计量大会上正式规定：发出频率为540×1023赫兹的单色辐射光源，沿给定方向的辐射强度为1/683（瓦/球面度）时，光源在该方向的发光强度为1坎德拉。

表2-2是基本物理量一览表。

2．导出物理量

其他通过物理定义或定律导出的物理量叫做导出量，在印刷复制过程中会经常涉及一些导出物理量，例如，印刷机匀速走纸时的运动速度，就是所运动的距离与所用时间的比率，这个导出物理量的单位也就是由距离和时间的基本单位之间的比值而得到的导出单位m/s。印刷机开启时的加速度、印刷压力、印刷设备耗电量等都是导出物理量。表2-3是导出物理量一览表。

3．量纲

由于物理量之间存在着规律性的联系，因此在选定了一个单位制的基本量之后，其他物理量都可以通过一定的物理关系与基本量联系起来。为了定性地描述物理量，特别是定性地给出导出量与基本量之间的关系，可以引入量纲的概念。在不考虑数量因素时，表示一个物理量是由哪些基本量导出的以及如何导出的式子，称为该物理量的量纲式。如基本物理量中长度的量纲是L，质量的量纲是M，时间的量纲是T，电流强度的量纲是I，热力学温度的量纲是Θ，物质的量的量纲是H，发光强度的量纲是J，有了基本物理量的量纲后，在国际单位制中，速度的量纲是[v]=L T-1，功和能量的量纲是L2M T-2等。

4．物理量计算

物理量的计算同样遵循数学运算法则，对于表示物理量单位的字母符号也可以带入计算公式，在物理量计算过程中要注意下列规则：

① 当物理量采用同一计算单位时，物理量之间的和、差才有意义。

例如：20m+10m-5m=25m

② 物理量之间的积和商是通过测量数值、测量单位之间相乘或者相除。

例如：20m×10m=20×10×m×m=200m2

20m3/10m=20×m×m×m/（10×m）=2m2

③ 单位之间换算是换算系数和单位之间乘积。

例如：1m=100cm=1000mm; 1h=60min=3600s

④ 如果在计算公式中所涉及的物理量单位均采用国际单位，那么就可以得到推导单位。

例如：速度=距离/时间=m/s

⑤ 为了区分物理量和物理量的单位，人们常将表示物理量的字母用 [ ] 表示。

例如： [v]=[s]/[t]=m/s

⑥ 物理量的大小有时仅仅通过测量数值和测量单位来表示是不够的，还需要标示出方向，如作用力、速度、位移，它们有时被称为矢量，在这种情况下物理学上采用在表示物理量的字母上画上箭头，表示同一方向或相反方向。

例如：

⑦ 对于那些使用测量数值、测量单位就能明显确定的，即没有方向的量，如时间等，这些属于标量，在物理量描述时不使用箭头。