人教版高中物理必修第一册：4.4 力学单位制教案

4.4力学单位制

〖教材分析〗

物理公式不仅是物理量之间的大小关系，还包括单位关系和方向的关系。初

中学过的单位选取的原则大多是某个人对物理的贡献，学完本课以后培养学生的

逻辑推理能力，知道单位是由几个基本单位通过物理公式推导出来的。探究物理

量单位如何确定及利用单位制对一些问题进行判断。

〖教学目标与核心素养〗

物理观念：知道基本单位、导出单位和单位制的概念。

科学思维：知道国际单位制及七个基本量和基本单位。

科学探究：掌握根据物理量关系式确定物理量单位的方法。

科学态度与责任：掌握运算过程中单位的规范使用方法，能用单位制判定表

达式的正误。

〖教学重点与难点〗

重点：1、什么是基本单位，什么是导出单位。

2、力学中的三个基本单位。

3、单位制。

难点：统一单位后正确书写计算过程。

〖教学方法〗

采用板块式问题组，结合小组讨论、自主学习、角色扮演等方法。

〖教学准备〗

多媒体课件。

〖教学过程〗

一、新课引入

从网上的数学悖论入手

1元=100分

100分=10分×10分

10分×10分=0.1元×0.1元

0.1元×0.1元=0.01元

最后证得：1元=0.01元

问题出在哪里？问题出现在单位上，学完本课你就知道了。

教学设计说明：创设问题情境，激发探究动机，引导学生思考问题。

二、新课教学

（一）基本单位

计量一头大象的质量时常用吨（t）作单位，但在计量人的质量时常用千克

（kg）作单位，自由落体加速度g的单位是米每二次方秒（m/s2），在初中学习

时，g的单位曾用牛顿每千克（N/kg）。这些单位的使用有什么规则吗？

x

在关系式v中，位移长度单位用米（m），时间单位用秒（s）得出的速

t

度单位就是米每秒（m/s）。这个单位重点斜线，它也就是“除以”或者分数的

意思和公式的形式是对应的。

v

同理在关系式a中，速度单位就是米每秒（m/s），时间单位用秒（s），

t

那么得出的单位是米每二次方秒（m/s2），同样的m/s再除以一个s，分母就变

成二次方。

通过速度公式和加速度公式对比得出：物理学的关系式在确定了物理量之间

的关系时，也确定了物理量的单位件的关系。

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做基本量，它们的单位叫做基本单位。

我们选定的基本量有长度、时间、质量，所对应的基本单位是米、秒、千克。

基本量用符号表达分别是l、t、m，对于的单位m、s、kg。

导出量：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量。导出单位：导出物

理量的单位。

x

例如基本量位移（长度x）和时间t，运用公式v，就可以得到速度，

t

他就是一个导出量，单位是米每秒（m/s），由这个斜杠也可以看出对应的单位

也是导出的。

v

再由速度v和时间t，运用公式a，就可以得到加速度，他就是一个导

t

出量，单位是米每秒（m/s2），由这个斜杠也可以看出

对应的单位也是导出的。

思考：通过多媒体课件动图展示：不同的汽车分别

以11m/s、7200dm/min、3.6km/h的速度行走。不同的速度单位，谁冲得快？

因为速度单位不同，无法进行直接比较，需要统一单位。

（二）国际单位制

如果采用不同的物理量作为基本量，或者虽然采用相同的基本量，但采用的

基本单位不同，导出单位自然随之不同，从而产生不同的单位制。不同的地区使

用不同的单位制，不方便交流。1960年第11届国际计量大会制订了一种国际通

用的、包括一切计量领域的单位制，叫作国际单位制简称SI。

物理量包括基本物理量和导出物理量，基本物理量有时间、长度、质量，导

出量就比较多例如速度、加速度、力。他们对应的单位就组成了基本的力学单位。

而国际单位出来力学单位以外，还有其它单位制。

在力学范围内，规定长度、质量、时间为三个基本量，对热学、电磁学、光

学等学科，除了上述三个基本量和相应的基本单位外，还要加上另外四个基本量

和它们的基本单位，才能导出其他物理量的单位。

例题:光滑水平桌面上有一个静止的物体，质量是700g，在1.4N的恒力作用

下开始运动，5s末的速度是多大？5s内通过的路程是多少？

解：（1）确定研究对象，构建模型：

（2）对这个物体进行受力分析：

①竖直向下的重力mg；

②地面对物体向上的支持力FN；

③水平向右的恒力F。

（3）正交分解：建立直角坐标系转化为四力的模式

（4）判断物体的运动方向，求合力F合

物体向右加速运动；所以在竖直方向没有发生位移，没有加速度，所以重力

mg和支持力FN大小相等、方向相反，彼此平衡。

mg=FN

所以在水平方向有：F合=运动方向的力-反向的力=F－0

（5）根据牛顿第二定律列方程F合=ma。

F=ma

代入数据得：1.4N=0.7kg×a，解得a=2m/s2

（6）画运动草图，应用运动学公式：

速度公式：vt=vo+at

5s末的速度代入数据得：vt=10m/s

1

位移公式：xvtat2

02

5s内的位移代入数据得：x=25m/s

我们将题目中的已知量的单位都用国际单位制表示出来，计算的结果也是国

际单位制表示的。因此：在统一已知量的单位后，就不必一一写出各个量的单位，

只在数字后面写出正确单位就可以了。

思考与讨论：小刚在课余制作中需要计算圆锥的体积，他从一本书中查得圆

4

锥体积的计算公式vR3h。小红说，从单位关系上看，这个公式肯定是错误

3

的。她的根据是什么？

通过多媒体课件动图展示：圆锥体积实验。

解：体积的单位是立方米m3，由于圆周率是没有单

位的，所以题目中的V的单位是m4，与体积的单位不符

4

合，所以圆锥的体积公式是vR2h。

3

回顾导入的问题：由于数学上仅仅是数量的关系，不研究单位的关系，所以

出错的地方是10分×10分是等于100分2，不是100分。

拓展学习：基本单位的定义（阅读）

〖书设计〗

4.4力学单位制

一、基本单位

1、基本量：被选定的物理量，如力学的时间t、长度l、质量m。

2、基本单位：基本量的单位，如力学的秒s，米m、千克kg。

3、作用：利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位。

4、导出量：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量。

5、导出单位：导出物理量的单位。

二、国际单位制

〖教学反思〗

①导出单位的形式和物理公式是非常的相似，有时候我们从一些没有导出

简化过的导出单位也是可以得到物理公式的。