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1、第二章 计量的基础知识第一节第一节 世界计量的发展阶段世界计量的发展阶段一、古典阶段一、古典阶段二、经典阶段二、经典阶段三、现代阶段三、现代阶段一、古典阶段一、古典阶段1、社会背景：农牧业和手工业时代、社会背景：农牧业和手工业时代2、特点：、特点：古典阶段是以权力和经验为主的初级阶段，古典阶段是以权力和经验为主的初级阶段，没有或者没有充分的科学依据。作为最高依据的计没有或者没有充分的科学依据。作为最高依据的计量基准，多用人体的某一部分、动物的丝毛或某种量基准，多用人体的某一部分、动物的丝毛或某种能力、植物果实、乐器以及物品等能力、植物果实、乐器以及物品等。案例：案例： a) 我国古代的我国古代
2、的“布手知尺布手知尺”、“掬手为升掬手为升”等；等； b)英国的英国的“码码”，是英王亨利一世将其手臂向前平，是英王亨利一世将其手臂向前平伸，从其鼻尖到指尖的距离；英尺是查理曼大帝的伸，从其鼻尖到指尖的距离；英尺是查理曼大帝的脚长；英亩是二牛同扼，一日翻耕土地之面积，等脚长；英亩是二牛同扼，一日翻耕土地之面积，等等。等。二、经典阶段二、经典阶段1、社会背景：资产阶级革命和工业革命。、社会背景：资产阶级革命和工业革命。2、标志：、标志：1875年年“米制公约米制公约”的签定，可认为是的签定，可认为是经典阶段的开始；经典阶段的开始；3、特点：计量基准已开始摆脱利用人体、自然物、特点：计量基准已开始
3、摆脱利用人体、自然物体等的原始状态，进入了以科学为基础的发展阶体等的原始状态，进入了以科学为基础的发展阶段。但受到科技水平的限制，这个时期的计量基段。但受到科技水平的限制，这个时期的计量基准都是在经典理论指导下的宏观器具或现象。准都是在经典理论指导下的宏观器具或现象。典型案例：典型案例： 米制公约的确立。米制公约的确立。1775年，法国创立了一种新的计量单位制，它以地球子年，法国创立了一种新的计量单位制，它以地球子午线长度的四千万分之一作为午线长度的四千万分之一作为长度单位长度单位，定名为，定名为“米米突突”；以；以1立方分米的纯水在立方分米的纯水在4时的重量（质量）作为时的重量（质量）作为重
4、量重量（质量）单位（质量）单位，定名为，定名为“千克千克”；以米的十分之一；以米的十分之一长度的立方作为长度的立方作为容量的单位容量的单位，定名为，定名为“立特立特”。这种制。这种制度是十进位制，完全以度是十进位制，完全以“米米”为基础，因此得名为为基础，因此得名为“米米制制” 1799年，法国政府根据科学家实地测定年，法国政府根据科学家实地测定敦刻敦刻尔克到巴塞罗那之间的地球子午线尔克到巴塞罗那之间的地球子午线的弧长和的弧长和给定体积纯水的重量结果，制成了铂基准米给定体积纯水的重量结果，制成了铂基准米尺和铂基准千克，我们称之为尺和铂基准千克，我们称之为“档案米档案米”和和“档案千克档案千克”
5、，保存在法国巴黎档案局。，保存在法国巴黎档案局。 米制公约米制公约1875年法国政府召开了年法国政府召开了“米制外交会议米制外交会议”，有，有20个国个国家派了政府代表和科学家出席。家派了政府代表和科学家出席。5月月20日正式签署了日正式签署了“米制公约米制公约”，公认，公认米制为国际通用的计量单位制米制为国际通用的计量单位制。1889年，国际计量局完成了年，国际计量局完成了“米米”和和“千克千克”原器的制造，原器的制造，同年在巴黎召开了第一届国际计量大会，从所制的米尺和同年在巴黎召开了第一届国际计量大会，从所制的米尺和砝码中，选出了作为统一国际长度和质量单位量值的砝码中，选出了作为统一国际长
6、度和质量单位量值的米尺米尺和和砝码砝码，称为，称为“国际原器国际原器”，由国际计量局保存。大会还，由国际计量局保存。大会还批准将其余的米尺和砝码发给米制公约签字国，作为各国批准将其余的米尺和砝码发给米制公约签字国，作为各国的最高计量基准。各国的基准器具定期与国际计量局的国的最高计量基准。各国的基准器具定期与国际计量局的国际原器比对，以保证其量值一致。际原器比对，以保证其量值一致。 米制公约米制公约1875年法国政府召开了年法国政府召开了“米制外交会议米制外交会议”，有，有20个国家派了政府代表和科学家出席。个国家派了政府代表和科学家出席。5月月20日正式日正式签署了签署了“米制公约米制公约”，
7、公认，公认米制为国际通用的计米制为国际通用的计量单位制量单位制。1889年，国际计量局完成了年，国际计量局完成了“米米”和和“千克千克”原原器的制造，同年在巴黎召开了第一届国际计量大器的制造，同年在巴黎召开了第一届国际计量大会，从所制的米尺和砝码中，选出了作为统一国会，从所制的米尺和砝码中，选出了作为统一国际长度和质量单位量值的际长度和质量单位量值的米尺米尺和和砝码砝码，称为，称为“国际原器国际原器”，由国际计量局保存。大会还批准，由国际计量局保存。大会还批准将其余的米尺和砝码发给米制公约签字国，作为将其余的米尺和砝码发给米制公约签字国，作为各国的最高计量基准。各国的基准器具定期与国各国的最高
8、计量基准。各国的基准器具定期与国际计量局的国际原器比对，以保证其量值一致。际计量局的国际原器比对，以保证其量值一致。 米制公约米制公约米制单位的扩充。米制单位的扩充。根根据两通电导线之间产据两通电导线之间产生的作用力而定义的生的作用力而定义的电流单位电流单位安培安培；根据；根据地球围绕太阳的转动地球围绕太阳的转动周期而确定的时间单周期而确定的时间单位位秒秒。它们形成了一。它们形成了一种基于所谓自然不变种基于所谓自然不变的米制，并成为国际的米制，并成为国际单位制的基础单位制的基础 。米制单位的改进。米制单位的改进。 1892年，美籍德裔科学家阿年，美籍德裔科学家阿尔伯特尔伯特迈克尔逊第一次迈克尔
9、逊第一次用用镉红外波长以干涉法镉红外波长以干涉法测量了国际米原器，它测量了国际米原器，它的精度比法国的档案米的精度比法国的档案米原器的精度提高了一百原器的精度提高了一百倍，干涉仪的使用使长倍，干涉仪的使用使长度计量得到了一大突破，度计量得到了一大突破，大大促进了计量科学的大大促进了计量科学的发展，从而结束了国际发展，从而结束了国际间使用了间使用了70多年的多年的长度长度实物基准实物基准。 米制单位制的延伸。米制单位制的延伸。随着科学技术和工业随着科学技术和工业的发展，人们在各个的发展，人们在各个领域又先后制定了一领域又先后制定了一些以米制为基础的单些以米制为基础的单位制，例如：物理学位制，例如
10、：物理学中中厘米克秒制厘米克秒制；工程；工程技术的技术的米千克秒制米千克秒制和和米千克力秒米千克力秒制；电磁制；电磁学中学中静电制静电制，高斯制高斯制等。等。 米制公约米制公约三、现代阶段三、现代阶段1、社会背景：二次世界大战后，全球经济快速发、社会背景：二次世界大战后，全球经济快速发展，技术变化日新月异。展，技术变化日新月异。2、标志：由经典理论为基础转为量子理论为基础，、标志：由经典理论为基础转为量子理论为基础，由宏观实物基准转为微观量子基准；由宏观实物基准转为微观量子基准；3、特点：参量之间的互相渗透，检测方法与设备、特点：参量之间的互相渗透，检测方法与设备的光、机、电结合。的光、机、电
11、结合。 4、典型案例、典型案例 国际单位制的形成。国际单位制的形成。1948年，第九届国际计量大会责年，第九届国际计量大会责成国际计量委员会制定一种所有成国际计量委员会制定一种所有“米制公约米制公约”签署国都能接受的签署国都能接受的实用计量单位制。将来安培列入。实用计量单位制。将来安培列入。 1954年，第十届国际计量大会年，第十届国际计量大会根据决定采用米根据决定采用米(m)、千克、千克(kg)，秒秒(s)，安培，安培(A)，开尔文，开尔文(K)和和坎德拉坎德拉(cd)六个单位为建立新单六个单位为建立新单位制的基本单位。位制的基本单位。 1956年，国际计量委员会把上述年，国际计量委员会把上
12、述六个基本单位作为基础的单位制六个基本单位作为基础的单位制称为称为“国际单位制国际单位制”。1960年第年第十一届国际计量大会正式定名为十一届国际计量大会正式定名为“国际单位制国际单位制” ，符号为，符号为“SI”。 国际单位制国际单位制SI形成形成1971年，第十四届国际计年，第十四届国际计量大会将物质的量的单位量大会将物质的量的单位摩尔摩尔(mol)增列为国际单位增列为国际单位制的第七个基本单位。制的第七个基本单位。 随后的几次计量大会陆续给随后的几次计量大会陆续给21个导出单位予专门名称，将十个导出单位予专门名称，将十进倍数词头表示的因素从进倍数词头表示的因素从10-181018扩展到扩
13、展到10-241024 1978年国际标准化组织先后了年国际标准化组织先后了与与SI有关的国家标准，使得有关的国家标准，使得SI能够在国际上广泛应用。能够在国际上广泛应用。 第二节第二节 我国计量的发展阶段我国计量的发展阶段一、古代时期一、古代时期 计量在我国早期称为计量在我国早期称为度量衡度量衡，根据我国史，根据我国史书记载，在古代，人们最初判断长短、大小、轻书记载，在古代，人们最初判断长短、大小、轻重时，是靠自己的眼、手等感觉器官，然后发展重时，是靠自己的眼、手等感觉器官，然后发展到以身体的某一部分作为标准。到以身体的某一部分作为标准。 随着手工业与农业的分离，商品生产和交随着手工业与农业
14、的分离，商品生产和交换的进一步发展，商品的品种和数量越来越多，换的进一步发展，商品的品种和数量越来越多，质量也发生了很大的变化，人们对交换商品用的质量也发生了很大的变化，人们对交换商品用的计量器具的准确度越来越高，于是，早期的度量计量器具的准确度越来越高，于是，早期的度量衡器具就随着人类的需要而产生了。在奴隶社会衡器具就随着人类的需要而产生了。在奴隶社会和封建社会时期，度量衡有了较快的发展。和封建社会时期，度量衡有了较快的发展。最早发现的商代象牙尺最早发现的商代象牙尺 豆豆 1、商代时期、商代时期2、春秋战国时期、春秋战国时期 1）春秋战国时期，各国的度量衡器具都有发展，）春秋战国时期，各国的
15、度量衡器具都有发展，但量值不统一，单位的大小和名称不一致，比如：但量值不统一，单位的大小和名称不一致，比如：u 秦国的量器名称为升、斗、桶，秦国的量器名称为升、斗、桶，u 齐国叫豆、区、斧、钟等；齐国叫豆、区、斧、钟等； u 秦国的秦国的1升合今升合今200毫升，楚国的毫升，楚国的1升合今升合今220毫升毫升 ；2）单位量值标准器）单位量值标准器-黄钟律管黄钟律管 我国古代未曾把度量衡列为专门的学科，而我国古代未曾把度量衡列为专门的学科，而多随音律、历算学并存，尤其与音律学互为参证，多随音律、历算学并存，尤其与音律学互为参证，成为中国古代度量衡史的一大特点。成为中国古代度量衡史的一大特点。 根
16、据根据汉书汉书律历志上律历志上，黄钟律管如果以大，黄钟律管如果以大小适中且相等的黍子进行测量，其长度应该等于小适中且相等的黍子进行测量，其长度应该等于九十粒黍子并列的长度，官内应该正好容纳黍子九十粒黍子并列的长度，官内应该正好容纳黍子一千二百粒。古代度量衡的标准即由此产生。一千二百粒。古代度量衡的标准即由此产生。 度的标准度的标准：每粒黍子的长度为一分，十分为一：每粒黍子的长度为一分，十分为一寸，十寸为一尺，十尺为一丈，十丈为一引。寸，十寸为一尺，十尺为一丈，十丈为一引。 量的标准量的标准：以井水注满黄钟管。井水的容量为：以井水注满黄钟管。井水的容量为一龠，十龠为一合，十合为一升，十升为一斗，一龠，十龠为一合，十合为一升，十升为一斗，十斗为一斛。十斗为一斛。 衡的标准衡的标准：一千二百粒黍子，其重量规定为十：一千二百粒黍子，其重量规定为十二铢，二十四铢为一两，十六两为一斤，三十斤二铢，二十四铢为一两，十六两为一斤，三十斤为一钧，四钧为一石。为一钧，四钧为一石。 特点：用频率进行校准；特点：用频率进行校准； 一个实物，可实现长度、容量和质量一个实物，可实现长度、容量和质量3个个量的单位量
