1.  \* 力学单位制
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物理量单位的选取是很重要的。通常在物理学中选定一些基本物理量,把它们的单位规定为基本单位,其他的物理量单位可以通过物理公式导出,它们的单位叫做导出单位。基本单位和导出单位一起组成了单 位制

当前多数国家都采用国际单位制(SI)。我国目前也规定采用以国际单位制为基础的法定计量单位。国际单位制中的力学单位,是以长度的单位“米(m)”、质量的单位“千克(kg)”和时间的单位“秒(s)” 作为基本单位的。如速度的单位“米每秒(m/s)”、加速度的单位“米每二次方秒(m/s2)”和力的单位“牛(N)”等都属于导出单位。

[例题 4.1] 22N 的力作用在质量为 2kg 的物体上,求物体的加速度。解 由于 F=22N,m=2kg,根据牛顿第二定律的公式,物体的加速度

a = F m

= 22 m / s2 = 11m / s2

2

加速度的方向和力的方向相同。

[例题 4.2] 枪膛里的子弹,质量为 0.02kg,由静止开始作匀加速运动 0.002s,然后以 500m/s 的速度离开枪口。求子弹受到燃烧气体对它的推力。

〔分析〕要求出气体的推力,必须知道子弹在枪膛作匀加速运动的加速度,加速度可以用匀变速直线运动的公式求得。

解 由于 v0=0,vt=500m/s,t=0.002s,m=0.02kg,子弹在枪膛内的

加速度

a = υt

t

= 500

0.002

m / s2 = 250000m / s2

子弹所受的推力

F=ma=0.02×250000N=5000N。

重力和质量

我国的科技人员赴南极考察,用同一架台秤称质量为 1kg 的物体。称得物体在上海时所受的重力为 9.794N,到南极后却变为 9.832N。这表明同一物体在地球的不同地域所受重力的大小是不同的。

我们知道,物体只受重力时所具有的加速度就是重力加速度。如果用 G 表示物体所受的重力,用 m 表示物体的质量,用 g 表示重力加速度。那么,根据牛顿第二定律可以得到

G=mg。

一个物体的质量不论在什么地方都是相同的,但物体所受的重力在地球上不同地域却并不相等,所以从上式可以看出,为什么在不同地域的重力加速度 g 是不相等的。由于各地的 g 值相差很小,在一般情况下,

取 g=9.8m/s2,在粗略计算时可取 g=10m/s2。

在地球上同一地方,物体的重力加速度是相同的。设某地有两个物体,质量分别为 m1 和 m2,根据 G=mg,它们所受重力之比

G 1 =

G 2

m1 。

m2

这就是说,在地球上同一地方,物体所受的重力和质量是成正比的。如果两物体的重力相等,它们的质量也相等。天平就是利用这个道理来称量物体质量的。

【讨论】

月球上的重力加速度约为地球上重力加速度的 1/6。一个在地球上为1kg 质量的物体,拿到月球上去,它的质量是多少?它所受的重力又是多少?