高中物理人教版（2019）必修第一册 4力学单位制 学案

4力学单位制

［课标引领］

学业质量水平要求

1.知道单位制、基本单位和导出单位的概念。

合格性考2.明确国际单位制中七个基本物理量和力学中三个基本

试物理量及其单位。

3.掌握物理运算过程中单位的规范使用和表示方法

选择性考

认识单位制在物理计算中的作用，并学会解决相关问题

试

■基，础探先，形成概念.掌握新知

®情境化导学

一、基本单位

力问题情境

某老师健身跑步的速度可以达到5m/s,某人骑自行车的速度为19

km/ho

(1)某同学单凭所给两个速度的数值能否直接判断该老师健身跑步的

速度与该骑手骑自行车的速度的大小关系？

答案:不能；由于两个速度的单位不同，故不能直接比较它们的大小。

(2)你能比较以上两个速度的大小关系吗?哪个较大？

答案:应先统一这两个速度的单位,再根据数值大小来比较它们的大

小，由于5m/s=5X3.6km/h=18km/h,故自行车的速度较大。

1.物理公式的功能:物理学的关系式在确定了物理量之间关系时,也

确定了物理量的单位之间的关系。

2.基本量:在物理学中，只要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其他物理量的单位。这些被选定的物理量叫作基

本量。

3.基本单位:基本量的单位。

4.导出单位：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。

二、国际单位制

1.单位制:基本单位和导出单位一起组成单位制。

2.国际单位制:一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制。

3.国际单位制中的七个基本量和相应的基本单位

物理量名称物理量符号单位名称单位符号

长度1m

质量m千克(公斤)kg

时间t秒s

电流I安［培］A

热力学温度T开［尔文］K

物质的量n,(v)摩［尔］mol

发光强度I,(Iv)坎［德拉］cd

4.力学中三个基本量及单位

(1)三个基本量:长度、质量和时间。

(2)国际单位制中三个基本单位:米、千克和秒。

®思考与自测

1.判断

⑴在力学的分析计算中，只能采用国际单位制单位,不能采用其他单

位。(X)

⑵力学单位制中，采用国际单位制的基本单位有千克、米、秒。

(V)

⑶单位制中导出单位可以用基本单位来表示。(V)

2.在国际单位制中，所有的物理量都有单位吗？

答案:不是。例如动摩擦因数、机械效率就没有单位。

3.为什么在公式中代入数据进行计算前需要统一单位？

答案:物理公式在确定了物理量之间的关系时,也确定了物理量的单

位关系,所以若单位不在同一单位制中，必须先统一到同一单位制中。

_合-作■探_究_突破要点•提升关健

探究点一对单位制的理解

Q问题情境

观察下面仪器，说出它们所测物理量的国际单位制单位是什么？

答案:弹簧测力计,测量力的仪器,力的国际单位制单位是牛顿(N);机

械秒表,测量时间的仪器,时间的国际单位制单位是秒(s);卷尺,测量

长度的仪器,长度的国际单位制单位是米(m);天平,测量质量的仪器,

质量的国际单位制单位是千克(kg)。

Q归纳拓展

1.单位制的意义

单位是物理量的组成部分,对于物理量,如果有单位,一定要在数字后

带上单位；同一物理量,选用不同单位时其数值不同；统一单位,便于

人们的相互交流,统一人们的认识。

2.单位制的组成

单

位

制

(长度:米(m)

基本单位(质量:千克(kg)

(时间:秒(s)

力学单位制《

国际单位制《速度:米每秒(m/s)

导出单位

功率:瓦特(W)

(例如)

压强:帕斯卡(Pa)

其他单位制

长度:厘米(cm)、千米(km)

基本单位

质量:克(g)、吨(t)

(例如)

时间：小时(h)、分钟(min)

力学单位制'速度:千米每小时(km/h)

常用单位制《

导出单位J厘米每秒(cm/s)

(例如)"功率:千瓦(kW)

<压强:千帕(kPa)

其他单位制

［例1］现有以下一些物理量和单位，按下面的要求选择填空。

A.密度B.米每秒C.牛顿D.加速度E.质量F.秒G.厘米H.

长度I.时间J.千克

(1)属于物理量的有(填字母,下同)0

(2)在国际单位制中，被选定的基本量有。

⑶在国际单位制中的基本单位有,属于导出单位的

有o

解析：⑴此题中给定的选项内，属于物理量的有密度、加速度、质量、

长度、时间，故选A、D、E、H、Io

⑵此题中给定的选项内，在国际单位制中，被选定的基本量有质量、

长度、时间，故选E、H、I。

⑶此题中给定的选项内，在国际单位制中是基本单位的有千克、秒，

属于导出单位的有米每秒、牛顿,故第一个空选F、J,第二个空选B、

Co

答案：⑴ADEHI(2)EHI(3)FJBC

@规律总结

理解单位制的三个常见误区

⑴只用一个符号表示的单位不一定是基本单位。例如，牛顿(N)、焦

耳(J)、瓦特(W)等都不是基本单位，而是导出单位。

(2)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

的一小部分,在国际单位制中，除七个基本单位以外的单位都是导出

单位。

(3)物理量单位之间的关系可以通过相应的物理公式导出，但并不是

所有物理量的单位都可以互相导出。

［针对训练1］高中物理的学习要充分认识到物理单位的重要意义,有

物理单位的数据才有生命力，才能较完整地表示某物理量的多少和属

性。下列关于单位制的说法中正确的是(C)

A.在国际单位制中，速度(v)、质量(m)、时间(t)是基本物理量

B.在国际单位制中，牛顿(N)、千克(kg)、秒(s)是基本单位

C.单位制中的导出单位可以用基本单位来表达

D.一般来说,物理公式主要确定各物理量间的数量关系，并不一定同

时确定单位关系

解析:在国际单位制中，长度、质量、时间、电流、热力学温度、物质

的量、发光强度是基本物理量,速度不是,A错误;力不是基本物理量,

所以力的单位牛顿不是基本单位,B错误;按照单位制的概念,导出单

位都可以用基本单位来表达,C正确;物理公式确定各物理量间的数量

关系，同时确定单位关系,D错误。

探究点二单位制的应用

力问题情境

如图所示,一艘快艇以2m/s?的加速度在海面上做匀加速直线运动,

快艇的初速度是10.8km/ho求这艘快艇在10min内经过的位移。

在解题过程中，怎样合理应用单位制,才能做到既简单又不容易产生

错误？

答案：10.8km/h=3m/s,10min=600s。根据运动学公式x=Vot+/at1

解得x=3.618X10'5mo把题目中的已知量的单位统一为国际单位，若

不是国际单位的首先要转化为国际单位,计算的结果同样要用国际单

位表示,这样,计算过程中就不必一一写出各量后面的单位，只在数字

后面写出正确的单位就可以了。

Q归纳拓展

1.简化计算过程

计算时首先将各物理量的单位统一到国际单位制中，这样就可以省去

计算过程中单位的代入，只在数字计算式后面写上相应待求量的单位

即可，从而使计算简便。

2.推导物理量的单位

物理公式在确定各物理量之间的关系时，同时也确定了各物理量的单

位关系，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。

3.判断比例系数的单位

根据公式中物理量的单位关系,可判断公式中比例系数有无单位,如

公式F=kx中k的单位为N/m,Ff=RFN中P无单位。

4.检查物理量关系式的正误

根据物理量的单位,如果发现某公式在单位上有问题,或者所求结果

的单位与采用的单位制中该量的单位不一致,那么该公式或计算结果

肯定是错误的。

［例2］质量为4t的汽车，在平直公路上由静止出发，经过1min速

度达到72km/h,已知汽车在运动时所受的阻力为车重的2%,求汽车的

牵引力(g取10m/s2)o

解析:m=4t=4000kg,t=lmin=60s,v=72km/h=20

m/s,Ff=kmg=0.02X4000X10N=800N。

以汽车为研究对象,水平方向上汽车受牵引力F和阻力Ff的作用，由

牛顿第二定律

F_Ff=ma?

又v=at,

联立得F=ma+Ff=mK+Ff=(4000X—+800)

t60

2133No

答案:2133N

@规律总结

(1)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,我们要把各个量换算到同一单位制中，这样计算时就不必一一

写出各量的单位，只要在所求结果后写上对应的单位即可。

(2)把各量的单位统一成国际单位，只要正确地应用公式，计算结巢必

定是用国际单位来表示的。

[针对训练2]一物体在2N的外力作用下，产生10cm/s?的加速度，

求该物体的质量。下面有几种不同的求法,其中单位运用正确、简洁

而又规范的是(C)

F2

A-m=a=Wkg=°-2kg

D・2

B.m=-F=---2N---=2°0C-kgm/s=20kg

a0.lm/szm/s2

F2

C-m=—kg=20kg

p2

D-m=r^r20kg

解析：四个选项中A项没有将加速度的单位统一到国际单位制中,D项

第二步漏掉了单位,B项解题过程正确，但不简洁,只有C项运算正确,

且简洁而又规范。

课堂/上结,

自主建构教材链接

教材第95页“思考与讨论”提

示:由公式口R3h可知体积的

单位为倘这是不对的,所以这

个公式肯定是错误的

课时作业

1.关于物理量和物理量的单位，下列说法中正确的是(C)

A.在力学范围内，规定长度、质量、力为三个基本量

B.后人为了纪念牛顿，把“牛顿”作为力学中的基本单位

C.1N=1kg,m•

D.“秒”“克”“摄氏度”都属于国际单位制中的单位

解析:力学中的三个基本量为长度、质量、时间,A错误；“牛顿”是

为了纪念牛顿而作为力的单位，但不是基本单位,B错误;根据“牛顿”

的定义，1N=1kg-m・s'C正确；“克”“摄氏度”不是国际单位制

中的单位,D错误。

2.初中物理课中我们学习过一个重要的物理量“压强”，它的单位是

“帕斯卡”，符号“Pa”，以下用国际单位制中基本单位表达“帕斯卡”

正确的是(A)

A.kg/(s2,m)B.kg/(s2,m3)

C.kg•m3/s2D.kg•m/s2

解析：由于1Pa=l总而1N=1kg・m/s1则1Pa=l空臀二

1kg/(s2•m),选项A正确o

3.下列物理量属于基本量且单位属于国际单位制中基本单位的是

(A)

A.质量/千克B,长度/千米

C.时间/分钟D.力/牛顿

解析:质量、长度、时间都属于基本量，它们对应的单位为千克、米、

秒,属于国际单位制中的基本单位,故A正确,B、C错误;力属于导出

量,牛顿属于导出单位,故D错误。

4.下列各组仪器中，可以用来测量国际单位制规定的三个力学基本量

的是(C)

A.量筒、天平、秒表

B.刻度尺、测力计、汽车速度计

C.刻度尺、天平、秒表

D.刻度尺、测力计、打点计时器

解析：国际单位制规定的三个力学基本量是质量、长度、时间。量筒

测量的是体积,故A错误;汽车速度计测的是速率,测力计测的是力，

故B错误;刻度尺测量长度,天平称量质量,秒表测量时间，故C正确；

测力计测的是力，故D错误。

5.国际单位制(SI)定义了7个基本单位,其他单位均可由物理关系导

出。1967年用能T33原子基态的两个超精细能级间跃迁辐射的9192

631770个周期的持续时间为1秒(s);

1983年用真空中的光速c=299792458nl・定义米(m)。2018年第

26届国际计量大会决定,7个基本单位全部用基本物理常量来定义。

关于国际单位制，下列选项不正确的是(C)

A.7个基本单位全部用物理常量定义，保证了基本单位的稳定性

B.在力学范围内的基本单位有米(m)、千克(kg)、秒(s)

C.牛顿是导出单位，1N=1kg•m,s2

D.米每二次方秒(m/s2),牛顿每千克(N/kg)都是重力加速度g的单位

解析：7个基本单位全部用物理常量定义,保证了基本单位的稳定性，

选项A正确;在力学范围内的基本单位有米(m)、千克(kg)、秒(s),

2

选项B正确;牛顿是导出单位,1N=1kg•m/s,选项C错误;根据a=—m

可知,米每二次方秒(m/s2),牛顿每千克(N/kg)都是重力加速度g的

单位,选项D正确。

6.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

(A)

A.加速度的单位是m/sz,是由m、s两个基本单位组合而成的

B.加速度的单位是m/s2,由公式2=矢也可知它是由m/s和s两个基本

单位组合而成的

C.加速度的单位是m/V,由公式a=上可知它是由N、kg两个基本单位

m

组合而成的

D.以上说法都是正确的

解析:m、s是基本单位，加速度的单位是m/s；是由m、s两个基本单

位组合而成的,A正确;m/s不是基本单位,是导出单位,B错误;N不是

基本单位,是导出单位,C错误；由上可知D错误。

7.在解一道文字计算题时(由字母表达结果的计算题)，一个同学解得

x=:(ti+t2),用单位制的方法检查，这个结果(B)

A.可能是正确的

B.一定是错误的

C.如果用国际单位制，结果可能正确

D.用国际单位制，结果错误,如果用其他单位制，结果可能正确

解析:根据x=^(ti+t2),知力F的单位是N,时间t的单位是s,质量m

2m

的单位是kg,故等式右边的单位是小二检二警二二m/s;等号左边的