拓展创新
质量单位——千克的重新定义
质量是物理学中最基本的概念之一,它的内涵随着科学的发展而不断完善。大至天体和星系的宏观世界,小至原子和基本粒子的微观世界,凡是物质都具有质量。2018年11月16日,来自50多个国家的代表在巴黎举行的第26届国际度量衡标准大会上齐聚一堂,投票通过了有关修改现有千克定义的提案。新定义自2019年5月20日起正式生效,千克依靠物理实体——“国际千克原器”(一个直径和高度均为39毫米的铂铱合金圆柱体,简称“大K”)的定义方式被一种以自然常量之一——普朗克常量为基础的定义方式所取代。国际度量衡局之所以要弃用这个物理实体的度量衡,主要是因为它的质量随着时间的推移在变小。每年工作人员会打开一次地下室进行检查,并且每间隔30年,这个国际千克原器会被取出进行清洁。然而即使小心谨慎地呵护,这块金属“大K”仍在以非常缓慢的速度丢失质量。丢失的程度有多严重?历时一个多世纪,少了约50微克,相当于一粒沙子的质量。一粒沙子如果是在菜市场上买菜称肉不算什么,然而对于贵金属、制药、化学工业等需要精密计算的领域而言,就会变成严重的损失,甚至是生产事故。因此,千克这个国际通用的质量单位,需要由一个稳定的量来定义。普朗克常量是现代物理学中的自然常量之一,用它重新定义千克后,质量基本单位更加稳定,量值传递更加可靠,不必再担心国际千克原器丢失、损坏给全球质量量值统一带来毁灭性的灾难。
阅读上文,完成下面题目。
(1)国际千克原器因为外界环境的变化而引起
(2)请查阅资料,普朗克常量为
质量单位——千克的重新定义
质量是物理学中最基本的概念之一,它的内涵随着科学的发展而不断完善。大至天体和星系的宏观世界,小至原子和基本粒子的微观世界,凡是物质都具有质量。2018年11月16日,来自50多个国家的代表在巴黎举行的第26届国际度量衡标准大会上齐聚一堂,投票通过了有关修改现有千克定义的提案。新定义自2019年5月20日起正式生效,千克依靠物理实体——“国际千克原器”(一个直径和高度均为39毫米的铂铱合金圆柱体,简称“大K”)的定义方式被一种以自然常量之一——普朗克常量为基础的定义方式所取代。国际度量衡局之所以要弃用这个物理实体的度量衡,主要是因为它的质量随着时间的推移在变小。每年工作人员会打开一次地下室进行检查,并且每间隔30年,这个国际千克原器会被取出进行清洁。然而即使小心谨慎地呵护,这块金属“大K”仍在以非常缓慢的速度丢失质量。丢失的程度有多严重?历时一个多世纪,少了约50微克,相当于一粒沙子的质量。一粒沙子如果是在菜市场上买菜称肉不算什么,然而对于贵金属、制药、化学工业等需要精密计算的领域而言,就会变成严重的损失,甚至是生产事故。因此,千克这个国际通用的质量单位,需要由一个稳定的量来定义。普朗克常量是现代物理学中的自然常量之一,用它重新定义千克后,质量基本单位更加稳定,量值传递更加可靠,不必再担心国际千克原器丢失、损坏给全球质量量值统一带来毁灭性的灾难。
阅读上文,完成下面题目。
(1)国际千克原器因为外界环境的变化而引起
质量
的变化,质量减少50 μg,相当于减少5×10⁻⁵
g。(2)请查阅资料,普朗克常量为
6.626×10⁻³⁴ J·s
。答案
(1) 质量;5×10⁻⁵
(2) 6.626×10⁻³⁴ J·s
(2) 6.626×10⁻³⁴ J·s
解析
【分析】
第(1)题:先从文中提取关键信息,明确国际千克原器随时间丢失的是质量,确定第一个空的答案;再通过质量单位换算关系,将微克换算为克,计算得到第二个空的答案。第(2)题:普朗克常量是物理学基本常量,需结合所学或查阅资料确定其标准数值。
【解析】
(1) 根据文中“这块金属‘大K’仍在以非常缓慢的速度丢失质量”,可知国际千克原器因外界环境变化引起质量变化;单位换算:因为1g=10⁶μg,所以50μg=50×10⁻⁶g=5×10⁻⁵g。
(2) 普朗克常量是现代物理学中的自然常量,其标准数值为6.626×10⁻³⁴ J·s。
【答案】
(1) 质量;5×10⁻⁵ (2) 6.626×10⁻³⁴ J·s
【知识点】
质量单位换算、普朗克常量、信息提取
【点评】
本题结合科学前沿知识,考查学生的信息提取能力、质量单位换算能力及对物理常量的掌握,难度较低,有助于学生了解千克定义的更新背景,拓展科学认知。
【难度系数】
0.7
第(1)题:先从文中提取关键信息,明确国际千克原器随时间丢失的是质量,确定第一个空的答案;再通过质量单位换算关系,将微克换算为克,计算得到第二个空的答案。第(2)题:普朗克常量是物理学基本常量,需结合所学或查阅资料确定其标准数值。
【解析】
(1) 根据文中“这块金属‘大K’仍在以非常缓慢的速度丢失质量”,可知国际千克原器因外界环境变化引起质量变化;单位换算:因为1g=10⁶μg,所以50μg=50×10⁻⁶g=5×10⁻⁵g。
(2) 普朗克常量是现代物理学中的自然常量,其标准数值为6.626×10⁻³⁴ J·s。
【答案】
(1) 质量;5×10⁻⁵ (2) 6.626×10⁻³⁴ J·s
【知识点】
质量单位换算、普朗克常量、信息提取
【点评】
本题结合科学前沿知识,考查学生的信息提取能力、质量单位换算能力及对物理常量的掌握,难度较低,有助于学生了解千克定义的更新背景,拓展科学认知。
【难度系数】
0.7
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