选择单位,就是把物理量(测的是什么)和单位(用什么标准去量)配对,并选一个大小合适的单位。这项技能在测量与物理量的几乎每道计算题里都会用到,之后每个课题也是如此。
IGCSE 物理使用的标准基本单位是:长度用米(m),质量用千克(kg),时间用秒(s)。具体要求的物理量和单位清单,请查看 Cambridge Physics 0625 最新的课程大纲。
怎样选择合适的单位?
先问两个问题。第一,这是什么量:长度、质量、时间、体积、速率还是别的?第二,它大约多大,让数字不至于太小或太大?
| 物理量 | 日常大小 | 合适的单位 |
|---|---|---|
| 硬币的厚度 | 约 2 mm | mm |
| 教室的长度 | 约 8 m | m |
| 两个城镇之间的距离 | 约 120 km | km |
| 一颗芒果的质量 | 约 300 g | g |
| 一辆汽车的质量 | 约 1200 kg | kg |
| 100 米短跑的时间 | 约 14 s | s |
| 一茶匙的体积 | 约 5 cm³ | cm³ 或 mL |
表中的大小只是帮你判断数量级的日常估计,不是考试数据。
怎样在单位之间换算?
利用两个单位之间的关系,并判断数字应该变大还是变小。
- 写出关系式: 1 km = 1000 m,1 h = 3600 s,1 g = 0.001 kg。
- 判断方向。 单位越小,数字越大(2 m = 200 cm)。
- 乘或除以换算系数。
- 检查大小。 最终的数字对这个物体来说合理吗?
面积和体积的换算系数要平方或立方。因为 1 cm = 0.01 m,所以 1 cm² = 0.0001 m²(10⁻⁴ m²),1 cm³ = 0.000001 m³(10⁻⁶ m³)。
例题详解
一个方块的尺寸是 4.0 cm × 2.5 cm × 10 cm。求它的体积,分别用 cm³ 和 m³ 表示。(虚构的示例数据。)
第一步,体积(cm³): 4.0 × 2.5 × 10 = 100 cm³。
第二步,换算系数: 1 cm³ = 10⁻⁶ m³,因为 1 cm = 10⁻² m,而 (10⁻²)³ = 10⁻⁶。
第三步,换算: 100 × 10⁻⁶ = 1.0 × 10⁻⁴ m³。
第四步,检查大小: 小方块的体积以 m³ 计应该非常小,0.0001 m³ 确实很小,通过检查。
答案:100 cm³ = 1.0 × 10⁻⁴ m³
要留意的错误
常见的失误是把 cm³ 换成 m³ 时只除以 100,好像长度的换算系数也适用于体积。
错误答案: 100 cm³ = 1 m³
学生只用了一次 1 m = 100 cm,但体积是三个长度相乘,所以这个系数要用三次。
改正的方法是把长度系数立方:100³ = 1 000 000,所以要除以 1 000 000。检查大小也能发现错误:1 m³ 大约相当于一台大型洗衣机的体积,远比一个小方块大。
自我检测
1. 为下列各项选择合适的单位:一包米的质量、一张纸的厚度、一节课的时间。
查看答案
一包米:kg(小包装可用 g)。纸的厚度:mm(它不到一毫米,所以用微米也合理)。一节课:分钟(或小时),用国际单位计算时用 s。
2. 一辆货车以 72 km/h 行驶。用 m/s 表示这个速率。
查看答案
72 km/h = 72 000 m 每 3600 s = 72 000 ÷ 3600 = 20 m/s。
3. 一个样品的质量是 350 g。用 kg 表示,并说明一个检查答案合理的方法。
查看答案
350 ÷ 1000 = 0.35 kg。检查:千克是较大的单位,所以数字应该比 350 小,0.35 符合。
下一步
单位稳固后,可以继续学习用插值法读取模拟刻度,再尝试测量与物理量练习题组。当单位换算影响该保留几位数字时,界限与四舍五入讲解工具会有帮助。
有些学生每条公式都会,却在较长的题目里因为单位和换算失分。这正是我们的老师在物理线上一对一补习中会留意的模式。