内容正文:
力学单位制
第四章 牛顿运动定律
学科素养与目标要求
1.知道单位制、基本单位和导出单位的概念.
2.知道国际单位制及七个基本量和基本单位.
3.掌握根据物理量关系式确定物理量单位的方法,掌握运算过程中单位的规范使用方法.
物理观念:
【微思考1】
两个物体的长度分别是1.60和150,你能说出哪个物体更长吗?
提示:很难说明。我们在对物理量进行描述时,除了有数字外,还必须有单位。要想比较物理量的大小必须加上单位。
【微思考2】
如图某运动员的最快速度可以达到10 m/s,某人骑助力车的速度为35 km/h.
某同学仅凭所给两个速度的数值能否判断运动员的速度与助力车的速度的大小关系?
答案 不能
10 m/s=36 km/h>35 km/h,所以运动员的速度较大.
物理学的关系式:物理量间大小关系
方向关系
单位关系
关系式与单位
m
m/s
s
m/s
s
m/s 2
F=ma
m/s 2
kg
kg ·m/s 2
N
选定几个物理量叫做基本量,它们的单位叫基本单位
由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位叫做导出单位。
单位和单位制
比如长度、质量、时间
m、km、cm ……
kg、g……
s、 min、h……
比如速度的单位m/s km/h ……
力的单位kg·m/s2……
由基本单位和导出单位一起组成单位制。
F=ma
基本单位中国际制定的如:m kg s 等为国际基本单位
国际单位制中的基本物理量和基本单位:
物理量名称 物理量符号 单位名称 单位符号
长 度 l ___ __
质 量 m _____ ___
时 间 t ___ __
电 流 I 安[培] A
热力学温度 T 开[尔文] K
发光强度 I,(IV) 坎[德拉] cd
物质的量 n 摩[尔] mol
米
m
千克
kg
秒
s
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,
叫做国际单位制,简称SI。
组合单位的读法
单位由相乘构成,名称中无对应“乘”的词
符号中的除(斜线和出现的负指数),名
称中对应的词为“每”字
2.例如:力矩的SI单位名称为“牛顿米”(因其符号为N·m)
密度的SI单位名称为“千克每立方米”(因其符号为kg/m3)
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单位制的应用主要有以下几个方面:
1.简化计算过程的单位表达:在解题计算时,已知量均采用国际单位制,计算过程中不用写出各个量的单位,只要在式子末尾写出所求量的单位即可.
2.推导物理量的单位:物理公式确定了各物理量的数量关系的同时,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=μFN中μ无单位,F=kma中k无单位.
4.单位制可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.
知识深化
例1:质量为500g的物体受力作用后获得10cm/s2的加速度,则物体受到的合外力为多少牛?
解析:先将其单位换成国际单位制中的单位.
物体质量m=500g=0.5kg
物体的加速度a=10cm/s2=0.1m/s2
由牛顿第二定律:F=ma
得物体受到的合外力F=0.5×0.1N=0.05N
利用国际单位制运算时,不需要带单位运算,只要在每一个结果的后面写上正确单位即可.
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练习:一物体在2 N的外力作用下,产生10 cm/s2的加速度,求该物体的质量.下列几种不同的求法,其中单位运用正确、简洁而又规范的是
√
例题2 圆锥的高是h,底面半径是r,某同学记的圆锥体积公式是V= πr3h.
这说明该公式对还是错?
答案 由V= πr3h,可得V的单位是m4,与体积的国际单位m3相矛盾,说明该公式是错的.
例2 (多选)有几名同学在一次运算中,得出了某物体位移x的大小与其质量m、速度v、作用力F和运动时间t的关系式分别如下,其中一定错误的是
解析 把各物理量的单位都用基本单位表示,v的单位为m/s,a的单位为m/s2,F的单位为kg·m/s2,x的单位为m,