高中物理 第4章 牛顿运动定律 第4节 力学单位制课件 新人教版必修1

1、第第4 4节力学单位制节力学单位制( (教师参考教师参考) )一、教学目标一、教学目标知识与技能知识与技能1.1.知道单位制、基本单位及导出单位知道单位制、基本单位及导出单位2.2.知道力学中的三个基本单位知道力学中的三个基本单位3.3.认识单位制在物理计算中的应用认识单位制在物理计算中的应用过程与方法过程与方法1.1.体会单位的重要性体会单位的重要性, ,知道单位换算的方法知道单位换算的方法2.2.培养学生在计算中采用国际单位的习惯培养学生在计算中采用国际单位的习惯情感态度与价值观情感态度与价值观使学生理解建立单位制的重要性使学生理解建立单位制的重要性, ,了解建立单位制的基本思想了解建立单

2、位制的基本思想二、教学重点难点二、教学重点难点教学重点教学重点国际单位制、力学三个基本单位国际单位制、力学三个基本单位教学难点教学难点规范使用国际单位规范使用国际单位三、重难点突破方略三、重难点突破方略力学单位制的突破方略力学单位制的突破方略【问题与讨论问题与讨论】 请学生们先阅读教材请学生们先阅读教材, ,后回答问题后回答问题. .(1)(1)什么是基本量什么是基本量, ,什么是基本单位什么是基本单位? ?力学中的基本单位都有哪些力学中的基本单位都有哪些, ,分别对应什分别对应什么物理量么物理量? ?学生学生: :选定几个物理量的单位选定几个物理量的单位, ,就能够利用物理量之间的关系推导出

3、其他物理就能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位量的单位, ,这些被选定的物理量叫做基本量这些被选定的物理量叫做基本量, ,它们的单位叫做基本单位它们的单位叫做基本单位. .力学力学中的基本量有长度、质量和时间中的基本量有长度、质量和时间, ,它们的单位分别是米、千克和秒它们的单位分别是米、千克和秒. .(2)(2)什么是导出单位什么是导出单位? ?列举两个你学过的物理量中哪些是导出单位列举两个你学过的物理量中哪些是导出单位? ?该导出该导出单位是借助哪个物理公式推导出来的单位是借助哪个物理公式推导出来的? ?学生学生: :由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位由基本量根据物理

4、关系推导出来的其他物理量的单位, ,叫做导出单叫做导出单位位. .加速度的单位是加速度的单位是m/sm/s2 2, ,它是根据公式它是根据公式a= a= 来进行推导的来进行推导的; ;密度的单位是密度的单位是kg/mkg/m3 3, ,它是根据密度的计算公式它是根据密度的计算公式= = 来进行推导的来进行推导的. .(3)(3)什么是国际单位制什么是国际单位制? ?国际单位制中的基本单位共有几个国际单位制中的基本单位共有几个? ?它们分别是什它们分别是什么么? ?对应什么物理量对应什么物理量? ?学生学生: :国际计量委员会在国际计量委员会在19601960年的第年的第1111届国际计量大会上

5、制订了一种国际届国际计量大会上制订了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制通用的、包括一切计量领域的单位制, ,叫做国际单位制叫做国际单位制, ,简称简称SI.SI.国际单位国际单位制中的基本单位共有制中的基本单位共有7 7个个, ,这这7 7个基本单位及对应的物理量为个基本单位及对应的物理量为: :vtmV物理量的名称物理量的名称单位名称单位名称单位符号单位符号长度长度米米m m质量质量千克千克( (公斤公斤) )kgkg时间时间秒秒s s电流电流安安( (培培) )A A热力学温度热力学温度开开( (尔文尔文) )K K物质的量物质的量摩摩( (尔尔) )molmol发光强度发光强度坎坎

6、( (德拉德拉) )cdcd课堂探究课堂探究自主学习自主学习达标测评达标测评自主学习自主学习 课前预习课前预习感悟新知感悟新知( (教师参考教师参考) )情境链接一情境链接一比赛中两辆摩托车的速度分别为比赛中两辆摩托车的速度分别为v v1 1=144 km/h,v=144 km/h,v2 2=50 m/s,=50 m/s,甲同学说甲同学说v v1 1vv2 2, ,乙同学说乙同学说v v1 1vv2 2, ,哪一个同学说得对哪一个同学说得对, ,为什么为什么? ?信息信息两个速度选取了不同的单位制两个速度选取了不同的单位制, ,不能直接比较其大小不能直接比较其大小, ,应先把它们统一到同应先把

7、它们统一到同一单位制中一单位制中, ,在国际单位制中在国际单位制中v v1 1=40 m/s50 m/s,=40 m/s50 m/s,所以乙同学说得对所以乙同学说得对. . 情境链接二情境链接二19981998年年2 2月美国宇航局月美国宇航局(NASA)(NASA)发射了一枚探测火星气象的卫星发射了一枚探测火星气象的卫星, ,预定于预定于19991999年年9 9月抵月抵达火星达火星. .然而卫星没有进入预定的轨道然而卫星没有进入预定的轨道, ,却陷入了火星大气层却陷入了火星大气层, ,很快就烟消云散了很快就烟消云散了. .调查发现问题出在有些资料的计量单位没有把英制转换成公制调查发现问题出

8、在有些资料的计量单位没有把英制转换成公制, ,导致太空船的航向导致太空船的航向出现微小偏差出现微小偏差. .日积月累日积月累, ,终于差之毫厘终于差之毫厘, ,失之千里失之千里. .信息信息国际计量委员会在国际计量委员会在19601960年的第年的第1111届国际计量大会上制订了一种国际通用的、包括届国际计量大会上制订了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制一切计量领域的单位制, ,由一些基本和导出单位组成由一些基本和导出单位组成. .教材梳理教材梳理一、基本单位和导出单位一、基本单位和导出单位1.1.物理关系式的功能物理关系式的功能: :物理学的关系式确定了物理量之间的数量关系的同物理学的

9、关系式确定了物理量之间的数量关系的同时时, ,也确定了物理量的也确定了物理量的 间的关系间的关系. .2.2.基本量与基本单位基本量与基本单位: :只要选定几个物理量的单位只要选定几个物理量的单位, ,就能够利用就能够利用 之之间的关系推导出其他物理量的单位间的关系推导出其他物理量的单位, ,这些被选定的物理量叫做这些被选定的物理量叫做 , ,它它们的单位叫做们的单位叫做 . .3.3.导出单位导出单位: :由基本量根据由基本量根据 推导出来的其他物理量的单位叫推导出来的其他物理量的单位叫做导出单位做导出单位. .单位单位物理量物理量基本量基本量基本单位基本单位物理关系物理关系想一想想一想 力

10、的单位力的单位“牛顿牛顿”是基本单位吗是基本单位吗? ?答案答案: :不是不是. .质量的单位质量的单位“千克千克”, ,长度的单位长度的单位“米米”, ,时间的单位时间的单位“秒秒”是基本单位是基本单位, ,由牛顿第二定律推导出力的单位由牛顿第二定律推导出力的单位“牛顿牛顿”, ,所以力的单位所以力的单位“牛顿牛顿”为导出单位为导出单位. .二、国际单位制二、国际单位制1.1.单位制单位制: : 单位和单位和 单位一起组成了单位制单位一起组成了单位制. .2.2.国际单位制国际单位制: :是一种国际通用的、包括一切是一种国际通用的、包括一切 领域的单位制领域的单位制. .基本基本导出导出计量

11、计量3.3.国际单位制中的七个基本物理量和相应的基本单位国际单位制中的七个基本物理量和相应的基本单位. .物理量名称物理量名称物理量符号物理量符号单位名称单位名称单位符号单位符号长度长度l l .m m质量质量m m .kgkg时间时间t t .s s电流电流I I .A A热力学温度热力学温度T T开开 尔文尔文 K K发光强度发光强度I(II(IV V) )坎坎 德拉德拉 cdcd物质的量物质的量n()n()摩摩 尔尔 molmol米米千克千克秒秒安安 培培 想一想想一想 教材第教材第8080页页“说一说说一说”中小红说能从单位关系上肯定中小红说能从单位关系上肯定V= V= RR3 3h

12、h这个公式是错误的这个公式是错误的. .她的根据是什么她的根据是什么? ?答案答案: :圆锥的高圆锥的高h h和底面半径和底面半径R R的单位都是米的单位都是米, ,计算公式计算公式 V= RV= R3 3h h得出体得出体积积V V的单位是四次方米的单位是四次方米, ,从单位上看从单位上看, ,显然是错误的显然是错误的. .13131.kg,m/s,N1.kg,m/s,N是基本单位是基本单位.(.() )2.kg,m,s2.kg,m,s是基本单位是基本单位.(.() )3.3.物理量的单位均可以互相导出物理量的单位均可以互相导出.(.() )4.4.空气对运动物体的阻力正比于其速度空气对运动

13、物体的阻力正比于其速度, ,即即F Ff f=kv,=kv,其中其中k k没有单位没有单位.(.() )5.5.一个物理量的单位若用两个或两个以上的基本单位的符号表示一个物理量的单位若用两个或两个以上的基本单位的符号表示, ,这个物这个物理量的单位一定是导出单位理量的单位一定是导出单位.(.() )6.6.一般来说一般来说, ,物理公式主要确定各物理量之间的数量关系物理公式主要确定各物理量之间的数量关系, ,并不一定同时并不一定同时确定单位关系确定单位关系.(.() )思考判断思考判断答案答案: :1.1.2.2.3.3.4.4.5.5.6.6.要点一要点一课堂探究课堂探究 核心导学核心导学要

14、点探究要点探究【问题导学问题导学】对单位制的理解对单位制的理解 1.1.在在水浒传水浒传中中, ,武松、林冲、鲁智深都是身长八尺的大汉武松、林冲、鲁智深都是身长八尺的大汉. .那么那么, ,你你知道身长知道身长“八尺八尺”是多少米吗是多少米吗? ?答案答案: :查找资料知查找资料知, ,古时的古时的“一尺一尺”相当于现在的相当于现在的0.23 m,“0.23 m,“身长八尺身长八尺”也就是相当于现在的也就是相当于现在的1.84 m.1.84 m.2.2.美国国家航空航天局美国国家航空航天局(NASA)(NASA)在在2020世纪末曾发射过一个火星探测器世纪末曾发射过一个火星探测器, ,但但它由

15、于靠火星过近它由于靠火星过近, ,结果因温度过高而起火结果因温度过高而起火, ,并脱离轨道坠入火星的大气并脱离轨道坠入火星的大气层层. .航空航天局调查事故原因时发现航空航天局调查事故原因时发现: :原来探测器的制造商洛克希德原来探测器的制造商洛克希德马马丁公司计算加速度时使用了英制单位丁公司计算加速度时使用了英制单位, ,而喷气推动实验室的工程师理所而喷气推动实验室的工程师理所当然地认为他们提供的数据是以国际单位制算出来的当然地认为他们提供的数据是以国际单位制算出来的, ,并把这些数据直并把这些数据直接输入电脑接输入电脑. .从这次事故的原因上从这次事故的原因上, ,你能得到什么启示你能得到

16、什么启示? ?答案答案: :在国际上采用统一的单位制是非常重要的在国际上采用统一的单位制是非常重要的, ,也是非常必要的也是非常必要的. .【例例1 1】 现有下列物理量或单位现有下列物理量或单位, ,按下面的要求填空按下面的要求填空.(.(填序号字母填序号字母) )A.A.密度密度B.B.米米/ /秒秒C.C.牛顿牛顿D.D.加速度加速度E.E.质量质量 F.F.秒秒G.G.厘米厘米H.H.长度长度 I.I.时间时间J.J.千克千克(1)(1)属于物理量的是属于物理量的是.(2)(2)在国际单位制中在国际单位制中, ,作为基本单位的物理量的是作为基本单位的物理量的是.(3)(3)在物理量的单

17、位中不属于国际单位制中单位的是在物理量的单位中不属于国际单位制中单位的是.(4)(4)在国际单位制中属于基本单位的是在国际单位制中属于基本单位的是 , ,属于导出单位的是属于导出单位的是.核心点拨核心点拨解答该题时一定要区别下列概念解答该题时一定要区别下列概念: :物理量和物理量的单物理量和物理量的单位位, ,国际单位制和国际单位国际单位制和国际单位, ,基本单位和导出单位基本单位和导出单位. .解析解析: :(1)(1)属于物理量的是属于物理量的是: :密度、加速度、质量、长度、时间密度、加速度、质量、长度、时间, ,即即“A,D,E,H,I”.“A,D,E,H,I”.(2)(2)在国际单位

18、制中在国际单位制中, ,作为基本单位的物理量有作为基本单位的物理量有: :质量、长度、时间质量、长度、时间. .即即“E,H,I”.“E,H,I”.(3)(3)不属于国际单位制中单位的是厘米不属于国际单位制中单位的是厘米, ,即即“G”.“G”.(4)(4)在国际单位制中属于基本单位的是秒和千克在国际单位制中属于基本单位的是秒和千克, ,即即“F,J”,“F,J”,属于导出属于导出单位的是米单位的是米/ /秒和牛顿秒和牛顿. .即即“B,C”.“B,C”.答案答案: :(1)A,D,E,H,I(1)A,D,E,H,I(2)E,H,I(2)E,H,I(3)G(3)G(4)F,J(4)F,JB,C

19、B,C误区警示误区警示单位制认识的三个误区单位制认识的三个误区(1)(1)只用一个符号表示的单位不一定是基本单位只用一个符号表示的单位不一定是基本单位. .例如例如, ,牛顿牛顿(N)(N)、焦耳、焦耳(J)(J)、瓦特、瓦特(W)(W)等都不是基本单位等都不是基本单位, ,而是导出单位而是导出单位. .(2)(2)是国际单位的不一定是基本单位是国际单位的不一定是基本单位. .基本单位只是组成国际单位制的基本单位只是组成国际单位制的七个基本单位七个基本单位, ,其余的单位都是导出单位其余的单位都是导出单位. .(3)(3)物理量单位之间的关系可能通过相应的物理公式导出物理量单位之间的关系可能通

20、过相应的物理公式导出, ,但并不是所但并不是所有物理量的单位都可以互相导出有物理量的单位都可以互相导出. .( (教师备用教师备用) )例例1-1:1-1:( (20172017抚顺高一检测抚顺高一检测) )测量国际单位制规定的三个力学基本量测量国际单位制规定的三个力学基本量, ,分别可用的仪器是下列哪一组分别可用的仪器是下列哪一组( ( ) )A.A.密度计、弹簧测力计、打点计时器密度计、弹簧测力计、打点计时器B.B.米尺、弹簧测力计、秒表米尺、弹簧测力计、秒表C.C.秒表、天平、量筒秒表、天平、量筒D.D.米尺、天平、秒表米尺、天平、秒表D D 解析解析: :国际单位制中的三个力学基本量为

21、质量、长度、时间国际单位制中的三个力学基本量为质量、长度、时间, ,它们的它们的测量仪器分别是天平、米尺、秒表测量仪器分别是天平、米尺、秒表, ,选项选项D D正确正确,A,B,C,A,B,C错误错误. .针对训练针对训练1 1: :关于物理量或物理量的单位关于物理量或物理量的单位, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( ( ) )A.A.在力学范围内在力学范围内, ,国际单位制规定长度、质量、速度为三个基本物理量国际单位制规定长度、质量、速度为三个基本物理量B.B.后人为了纪念牛顿后人为了纪念牛顿, ,把把“牛顿牛顿”作为力学中的基本单位作为力学中的基本单位C.“m”“kg”“N”C.“m”

22、“kg”“N”都是国际单位制的单位都是国际单位制的单位D.1 N/kg=9.8 m/sD.1 N/kg=9.8 m/s2 2C C 解析解析: :在力学中在力学中, ,质量、长度及时间作为基本物理量质量、长度及时间作为基本物理量, ,其单位作为基本其单位作为基本单位单位, ,选项选项A A错误错误;“;“牛顿牛顿”是根据牛顿第二定律推导出来的单位是根据牛顿第二定律推导出来的单位, ,所以所以牛顿是导出单位牛顿是导出单位, ,不是基本单位不是基本单位, ,选项选项B B错误错误;“m”“kg”“N”;“m”“kg”“N”都属于都属于国际单位制的单位国际单位制的单位, ,其中其中“m”“kg”m”

23、“kg”是基本单位是基本单位,“N”,“N”是导出单位是导出单位, ,选项选项C C正确正确; ;由由a=a= 可知可知,1 N/kg=1 m/s,1 N/kg=1 m/s2 2, ,选项选项D D错误错误. .Fm要点二要点二【问题导学问题导学】在学习了力学单位制后在学习了力学单位制后, ,李明同学由公式李明同学由公式G=mgG=mg得得g g的单位是的单位是N/kg,N/kg,而赵宏而赵宏同学由自由落体公式同学由自由落体公式v=gtv=gt得得g g的单位为的单位为m/sm/s2 2, ,于是二人发生争执于是二人发生争执, ,都认为自都认为自己导出的单位正确己导出的单位正确, ,到底谁是谁

24、非呢到底谁是谁非呢? ?答案答案: :都正确都正确,1 N/kg= =1 m/s,1 N/kg= =1 m/s2 2. .单位制的应用单位制的应用 12kg m/skg【要点归纳要点归纳】1.1.简化表达式书写简化表达式书写在利用物理公式进行计算时在利用物理公式进行计算时, ,为了在代入数据时不使表达式过于繁杂为了在代入数据时不使表达式过于繁杂, ,我我们要把各个物理量换算到同一单位制中们要把各个物理量换算到同一单位制中, ,这样计算时就不必一一写出各物这样计算时就不必一一写出各物理量的单位理量的单位, ,只要在所求结果后写上对应的单位即可只要在所求结果后写上对应的单位即可. .2.2.推导单

25、位推导单位物理公式在确定各物理量的数量关系时物理公式在确定各物理量的数量关系时, ,同时也确定了各物理量的单位关同时也确定了各物理量的单位关系系, ,所以我们可以根据物理公式中物理量间的关系所以我们可以根据物理公式中物理量间的关系, ,推导出物理量的单位推导出物理量的单位. .【例例2 2】 一列质量为一列质量为1 110103 3 t t的列车的列车, ,机车牵引力为机车牵引力为3.53.510105 5 N, N,运动中运动中所受阻力为车重的所受阻力为车重的0.01.0.01.列车由静止开始做匀加速直线运动列车由静止开始做匀加速直线运动, ,到速度变为到速度变为180 km/h,180 k

26、m/h,需多长时间需多长时间? ?此过程中列车前进了多少千米此过程中列车前进了多少千米?(g?(g取取10 m/s10 m/s2 2) )核心点拨核心点拨在运算过程中都要采用国际单位制单位运算在运算过程中都要采用国际单位制单位运算. .答案答案: :200 s200 s5 km5 km规律方法规律方法单位制在计算中的应用技巧单位制在计算中的应用技巧(1)(1)题目中的物理量必须统一到同一单位制中题目中的物理量必须统一到同一单位制中, ,一般选用国际单位一般选用国际单位; ;(2)(2)当各物理量采用国际单位当各物理量采用国际单位, ,且运用物理公式进行计算时且运用物理公式进行计算时, ,公式中

27、各物公式中各物理量不必都写上单位理量不必都写上单位, ,只需在最后的数值上写出正确的单位即可只需在最后的数值上写出正确的单位即可. .( (教师备用教师备用) )例例2-12-1: :质量为质量为10 g10 g的子弹的子弹, ,以以300 m/s300 m/s的水平初速度射入一块竖直固定的水平初速度射入一块竖直固定的木板的木板, ,把木板打穿把木板打穿, ,子弹射出的速度为子弹射出的速度为200 m/s,200 m/s,若木板的厚度为若木板的厚度为10 cm,10 cm,试求木板对子弹的平均作用力试求木板对子弹的平均作用力. .子弹受力如图所示子弹受力如图所示, ,则在竖直方向则在竖直方向F

28、 FN N,mg,mg大小相等大小相等, ,方向相反方向相反, ,合力为合力为0,0,由牛由牛顿第二定律得顿第二定律得F=ma=10F=ma=101010-3-32.52.510105 5 N N=2.5=2.510103 3 N, N,力的方向与运动的方向相反力的方向与运动的方向相反. .答案答案: :2.52.5103 N103 N与运动的方向相反与运动的方向相反针对训练针对训练2:2:( (20172017萍乡高一检测萍乡高一检测) )美国物理学家于美国物理学家于19951995年在国家实验室年在国家实验室观察到了顶夸克观察到了顶夸克. .这是近二十几年粒子物理研究最重要的实验进展之一这

29、是近二十几年粒子物理研究最重要的实验进展之一. .正、反顶夸克之间的强相互作用势能可写为正、反顶夸克之间的强相互作用势能可写为E Ep p=-K ,=-K ,式中式中r r是正、反顶是正、反顶夸克之间的距离夸克之间的距离,a,as s=0.12=0.12是强相互作用耦合常数是强相互作用耦合常数, ,无单位无单位,K,K是与单位制有是与单位制有关的常数关的常数, ,则在国际单位制中常数则在国际单位制中常数K K的单位是的单位是( ( ) )A.JA.J B.N B.NC.JmC.Jm D.J/m D.J/m43sarC C ( (教师参考教师参考) )【教材探究】【教材探究】在牛顿第二定律的公式

30、在牛顿第二定律的公式F=maF=ma中中, ,公式只确定了公式只确定了F,m,aF,m,a三个物理量间的大小三个物理量间的大小关系吗关系吗? ?答案答案: :不是不是. .公式公式F=maF=ma中各量只有采用国际单位制时公式才适用中各量只有采用国际单位制时公式才适用, ,不然的话不然的话k1.k1.由此可知由此可知, ,物理公式不但确定了物理量之间的关系物理公式不但确定了物理量之间的关系, ,也确定了物理量也确定了物理量单位间的关系单位间的关系. .达标测评达标测评 随堂演练随堂演练检测效果检测效果1.1.导出单位是由基本单位组合而成的导出单位是由基本单位组合而成的, ,则下列说法中正确的是

31、则下列说法中正确的是( ( ) )A.A.加速度的单位是加速度的单位是m/sm/s2 2, ,是由是由m,sm,s两个基本单位组合而成的两个基本单位组合而成的B.B.加速度的单位是加速度的单位是m/sm/s2 2, ,由公式由公式a= a= 可知可知, ,它是由它是由m/sm/s和和s s两个基本单位两个基本单位组合而成的组合而成的C.C.加速度的单位是加速度的单位是m/sm/s2 2, ,由公式由公式a= a= 可知可知, ,它是由它是由N N和和kgkg两个基本单位组两个基本单位组合而成的合而成的D.D.以上说法都是正确的以上说法都是正确的A A 解析解析: :在力学中选长度、时间、质量的单位为基本单位在力学中选长度、时间、质量的单位为基本单位, ,而而m/s,Nm/s,N都是导出单都是导出单位位, ,选项选项A