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(shù)據(jù)只有數(shù)字而無相匹配的物理量單位，則該數(shù)字就僅僅是一串阿拉伯?dāng)?shù)字的組合，沒有一點(diǎn)物理意義存在，就更談不上是有效的物理數(shù)據(jù)了。

一、幾個相關(guān)概念的說明

1.物理量:量度物質(zhì)的屬性和描述其運(yùn)動狀態(tài)時所用的各種量值。如:量度物質(zhì)慣性的物理量是質(zhì)量，描述物體運(yùn)動快慢的物理量是速度等。

2.物理單位:分為基本單位、導(dǎo)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(zhì)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(qiáng)度的基本單位是“安培”、溫度的基本單位是“開爾文”、物質(zhì)的量的基本單位是“摩爾”、發(fā)光強(qiáng)度的基本單位是“坎德拉”。(注:采用的是國際單位制)

導(dǎo)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(dǎo)出單位。

在導(dǎo)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(qiáng)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——?dú)W姆(Ω)，電導(dǎo)的單位——西門子(S)等等。

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

此外，還有些導(dǎo)出單位不能由基本單位和導(dǎo)出單位用簡單的乘除運(yùn)算導(dǎo)出，要由SI單位經(jīng)過復(fù)雜的運(yùn)算得出。如聲能級、電平的單位——貝、分貝(b、db)就是由對數(shù)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(dāng)然，輔助單位也可以再構(gòu)成導(dǎo)出單位。

3.單位制:基本單位和導(dǎo)出單位的總和叫做單位制?；玖考捌鋯挝豢梢杂胁煌倪x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(shù)據(jù)的重要性

物理學(xué)是一門自然科學(xué)類學(xué)科，其研究方法主要是觀察和實(shí)驗(yàn)。既然要實(shí)驗(yàn)，就一定應(yīng)有準(zhǔn)確和精確的實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)包括實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)字和所測物理量的單位，準(zhǔn)確而精確的數(shù)字加上對應(yīng)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(zhì)量，某同學(xué)用天平測得結(jié)果是:101.50。從這個同學(xué)測得結(jié)果可以看出，他忘了填寫質(zhì)量的單位，那么這個測量結(jié)果就僅表示一個數(shù)字，不能表示該數(shù)字所能代表的物理意義。如若我們?yōu)檫@位同學(xué)在測量結(jié)果后填寫上單位“克”，則“101.50克”這個測量結(jié)果便是一個十分有效的物理數(shù)據(jù)了，它表示所測墨水瓶的質(zhì)量是101.50克。該數(shù)據(jù)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(zhì)量的多少，還可以從數(shù)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(shù)字的準(zhǔn)確值和估計值。

我們不難發(fā)現(xiàn)，有了物理單位的數(shù)據(jù)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(shù)字而無單位的結(jié)果是沒有活力的，只有單位而無數(shù)字相輔，物理單位也會顯得蒼白無力。

三、物理單位的填寫應(yīng)恰當(dāng)、合理

物理單位能有效表示某事物的屬性。由于物理學(xué)科里的物理量有許多，不同物理量所對應(yīng)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(zhǔn)確地運(yùn)用單位來修飾物理量是相當(dāng)重要的，筆者認(rèn)為應(yīng)從以下幾個途徑入手:

1.在理解的基礎(chǔ)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(shù)據(jù)所要表示的物理量是什么，從而確定修飾該數(shù)據(jù)的物理單位。如測物體的質(zhì)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(zhì)量單位。

3.知道數(shù)據(jù)所描述對象的物理性質(zhì)，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(zhì)量得到的數(shù)字是101.50，還要確定應(yīng)填寫的質(zhì)量單位，但質(zhì)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(zhì)量級別，選擇“克”這個單位來修飾測量數(shù)字101.50比較合適，能客觀地、較準(zhǔn)確地反映出墨水瓶質(zhì)量。如果我們選了“千克”“毫克”或“噸”，所得到的物理數(shù)據(jù)就會讓人笑話，因?yàn)檫@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(yàn)所得數(shù)據(jù)是否符合生活實(shí)際。

如:用天平測出一堆大頭針的個數(shù)。其方法如下:

(1)先用天平測出這堆大頭針的總質(zhì)量M=22.30克;

(2)再用天平測出若干個(選20個)大頭針的總質(zhì)量m=2.01克;

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

從上面整個實(shí)驗(yàn)過程可以看出:實(shí)驗(yàn)思路設(shè)計正確，步驟合理，計算結(jié)果也正確。但大家仔細(xì)想想，大頭針的個數(shù)怎么會有0.9個?顯然，這個通過實(shí)驗(yàn)精確計算出的數(shù)據(jù)也有它的不切合現(xiàn)實(shí)性。所以，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都應(yīng)該與生活實(shí)際相比較，看是否符合現(xiàn)實(shí)情況，而不能只局限于理論的推導(dǎo)和計算。

可見，一個完整而有效的物理數(shù)據(jù)應(yīng)是精確的數(shù)字與合理的物理單位完美的有機(jī)結(jié)合體，同時也應(yīng)是生活實(shí)際的具體體現(xiàn)者，二者誰離開了誰都將失去所要表達(dá)的意義。

作者單位:湖北省鄖縣楊溪中學(xué)