4.4力学单位制课件-2022-2023学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

4.4力学单位制 　　美国国家航天局（NASA）在 20 世纪末曾发射过一个火星探测器，但它由于飞得靠火星过近，结果因温度过高而起火，并脱离轨道坠入火星的大气层。 航空航天局调查原因时发现：原来探测器的制造商洛克希德·马丁公司计算加速时的力使用了英制单位，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算出来的，并把这些数据直接输入电脑。结果促使价值 1.25 亿美元的火星探测器毁于一旦。 导入： “失之毫厘谬以千里” 2 　　计算一头大象的质量时常用单位吨（t）做单位，但在计算人的质量时却用千克（kg）做单位。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）。这些单位有什么规则吗？ 由位移和时间求速度时，所用的关系式为 如果位移的单位用米（m），时间的单位用秒（s），得出的速度单位就是米每秒（m/s）。 已知速度的变化量和发生这个变化所用的时间，要求加速度时，所用的关系式为 如果速度的单位用米每秒（m/s），时间的单位用秒（s），得出的加速度的单位就是米每二次方秒（m/s2）。 一、基本单位和导出单位 新知讲解： 　　可见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之间的关系。因此，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，被选定的物理量的单位叫作基本单位。 　　力学中，规定了长度、时间、质量为基本量 长度：厘米（cm）、米（m）、千米（km） 质量：克（g）、千克（kg） 时间：秒（s）、分钟（min）、小时（h） 1.基本单位 一、基本单位和导出单位 5 F＝ma 　　依据物理关系推导出来的物理量叫作导出量，推导出来的相应单位叫作导出单位。 m/s2 kg kg·m/s2 N 2.导出单位 一、基本单位和导出单位 例如速度、加速度、力都是导出量，它们的单位都是导出单位。 m/s2 s m/s m/s m s 6 　　基本单位和导出单位一起组成了单位制。 基本量 导出量 基本单位 导出单位 单位制 长度 时间 质量 速度 加速度 力 密度 m s kg m/s m/s2 N kg/m3 km、cm…. min、hour…. g、mg…. km/h…. m/s2…. g/cm3…. 3.单位制 一、基本单位和导出单位 7 　　1960 年第 11 届国际计量大会制定了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制，叫作国际单位制，简称 SI 。 二、国际单位制 1.国际单位制 8 国际单位制中总共规定了七个基本量 物理量名称 物理量符号 单位名称 单位符号 长度 l 米 m 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 2.国际单位制的基本单位 9 基本单位的定义 图 4.4-3　原子钟 　　SI 单位中七个基本单位全部建立在不变的自然常数上，保证了 SI 单位的长期稳定性和通用性。 拓展学习 11 1.光滑的水平桌面上有一个静止的物体，质量为 700 g ，在 1.4 N 的水平恒力作用下开始运动（图 4.4-1）。那么， 5 s 末物体的速度是多少？5 s 内它的位移是多少？ 分析　由于物体在竖直方向上所受的重力与桌面的支持力平衡，水平方向上的作用力为恒力，所以物体沿水平方向做初速度为 0 的匀加速直线运动。 　　由牛顿第二定律求出物体的加速度，再根据匀变速直线运动的速度与时间的关系式、位移与时间的关系式，就可以求出速度和位移。 图 4.4-1 三、课堂训练 12 　　在国际单位制中运用牛顿第二定律 F＝ma 时，质量的单位必须用千克（kg），所以需要对质量进行单位换算。 解:以静止的物体为研究对象。物体的质量 m＝700 g＝0.7 kg 。 　　根据牛顿第二定律，有：a＝＝＝2 N/kg＝2 m/s2 　　初速度v0＝0，根据匀加速直线运动的速度与时间的关系式，有： v＝at＝2 m/s2×5 s＝10 m/s 　　根据匀变速直线运动的位移与时间的关系式，有： x＝ at2＝×2 m/s2×25 s2＝25 m 　　5 s 末物体的速度是 10 m/s ，方向与恒力的方向相同；5 s 内它的位移是 25 m ，方向与运动方向相同。 13 　　我们看到，题中的已知量的单位都用国际单位制的基本单位表示时，计算的结果也是用国际单位制的基本单位表示的。各物理量统一利用国际单位制，上述计算可以简化为： a＝＝ m/s2＝2m/s2 v＝at＝2 ×5 m/s＝10 m/s x＝at2＝×2