初二物理计算球空心实心问题:老狗啃物理8A.38千克

老子:昨天学了“质量”的概念,但是你想过没有,怎么比较不同的质量?

狗子:看大小?

老子:同种物质构成的两个物体,确实可以通过大小比较质量。

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但是如果构成物质不同,或者大小相近,这就需要量化比较了。

狗子:怎么量化?

老子:当然是数字 单位啦。

狗子:什么单位呢?

老子:“千克”(符号kg),是国际单位制中度量质量的基本单位。

狗子:这个单位谁定义的?什么意思?

老子:千克(Kilogram)一词起源于法国大革命时期。

当时,法国新政府成立了一个度量制改革委员会,目的是为日常生活及科学研究中,建立一个新的国际标准。

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该委员会成员之一,“现代化学之父”安托万拉瓦锡(Antoine Lavoisier)于 1791 年提出,将一立方分米水在 0 摄氏度时的质量,定义为质量的标准单位。

狗子:一立方分米的水是多少?

老子:大概就是两瓶,500毫升装的纯净水吧。

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狗子:这就是“千克”的起源?

老子:是的。

不过到了 1799 年,由于水在 4 摄氏度时密度约为最大,“千克”的定义又被改为一升水在 4 摄氏度时的质量。

但由于水毕竟是一种液体,不易移动和保存,所以人们在 1799 年制造了一个质量与 4 摄氏度下一升水大抵相当的金属块,并以此再次重新定义了“千克”。

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狗子:哦,把液体转换成了,同等质量的固体。

老子:这还没完,用固体金属块定义也有问题。

狗子:这都能有问题?

老子:用物体来定义质量单位的一个缺点就是,物体的重量会随着时间的流逝而改变。

变化可能是由于表面影响,失去了表面原子或结合空气中的水、氧气等成分发生了氧化反应。

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虽然将金属块保存在玻璃罩中,会减少这种变化,但也只是减少,不能消除。

狗子:那如果这个标准单位减少了,是不是用它来称的所有东西都不准确了。

老子:是的。

所以2018年11月16日,第26届国际计量大会通过“修订国际单位制”决议,正式更新国际标准质量单位“千克”的定义。

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同时定义普朗克常数为6.626069934 x 10^-34 kg∙m^2/s,于2019年5月20日正式生效。

狗子:这个普朗克常数和质量有什么关系?

老子:就是一种测量方法的改变。这种测量方法是先用一种实验仪器,把物体的质量转化成感应电压。

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再把感应电压通过一种名为“约瑟夫节点”的电路设计,使电压和普朗克常数联系起来。

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这样一千克的物体就会有与之相对应的普朗克常数取值,只要固定普朗克常数的取值,就可以永久定义一千克的质量。

狗子:为什么要搞这么复杂?

老子:千万别这么想。

在科学研究中,往往是越简单越复杂,越复杂越简单。

举个生活中的例子,你就明白了:

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比如你问赵四是谁?

我回答是我一朋友。

这个答案很简单,但我朋友可太多了,可能有几百个,到底哪个是赵四呢?

如果我回答,赵四是楼上901室张三的大姐的儿媳妇的亲爹。

这答案虽然复杂,但是找到的赵四不会错,是唯一的。

因为楼上只有一个901室,901室只有一个张三,张三只有一个大姐,大姐只有一个儿媳妇,儿媳妇只有一个亲爹。

这就是通过复杂定义,得到准确结果。

狗子:那物理上呢?

老子:物理研究中,一些量的初始误差,经过多次运算后会被放大很多倍,导致结果数据无效,这对许多理论来说是致命的。

例如一些物理模型中,能量上的微小偏差能够直接导致一个假想宇宙的毁灭,或是物理法则的变化。

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简单讲“失之毫厘,差之千里”。

狗子:这个道理很深刻[灵光一闪]

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