(讲义)第4章 第4节 力学单位制-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册(人教版2019)

第4节　力学单位制 学习任务 1．了解什么是单位制。 2．知道国际单位制中七个基本物理量及其单位。 3．能够根据物理量的定义式或者物理关系来推导其他物理量的单位。 4．能在运算过程中规范使用物理单位，会利用单位制判断一个物理量表达式的正误。 　对单位制的理解 1．物理公式功能：物理学的关系式在确定了物理量之间的数量关系的同时，也确定了物理量的单位之间的关系。 2．基本量：被选定的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相应的单位。 5．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：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。 (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 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 摩[尔] mol 发光强度 I 坎[德拉] cd 6．力学中三个基本物理量及单位 (1)三个基本物理量：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。 如图所示某老师健身跑步的速度可以达到5 m/s，某人骑自行车的速度为19 km/h。 问题1　某同学单凭所给两个速度的数值能否判断老师健身跑步的速度与某人骑自行车的速度的大小关系？ 提示：由于两个速度的单位不同，故不能直接比较它们的大小。 问题2　你能比较以上两个速度的大小关系吗？以上两个速度哪个大？ 提示：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5 m/s＝5×3.6 km/h＝18 km/h，故自行车的速度较大。 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，同一个物理量，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 【例1】　(多选)国际单位制(SI)定义了7个基本单位，其他单位均可根据物理关系导出。1967年用铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁辐射的频率Δν＝9 192 631 770 Hz定义秒(s)；1983年用真空中的光速c＝299 792 458 m·s-1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，下列选项正确的是(　　) 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，1 N＝1 kg·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 ABD　[七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)，选项B正确；牛顿是导出单位，1 N＝1 kg·m/s2，选项C错误；根据a＝及a＝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。] [跟进训练] 1．下列关于单位制的说法正确的是(　　) A．在国际单位制中，米、千克、秒三个物理量被选作力学的基本物理量 B．力的单位牛顿是国际单位制中的一个导出单位 C．在国际单位制中，力学的三个基本单位分别是长度、质量、时间 D．只有国际单位制是由基本单位和导出单位组成 B　[国际单位制中规定了七个基本物理量，分别为长度、质量、时间、热力学温度、电流、发光强度、物质的量。它们在国际单位制中的单位称为基本单位，而由物理量之间的关系式推导出来的物理量的单位叫作导出单位。在国际单位制中，力学的三个基本物理量分别为长度、质量和时间，力学的三个基本单位是米、千克和秒，力的单位是导出单位，并非只有国际单位制才由基本单位和导出单位组成，故B正确。] 　单位制的应用 如图所示，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。 问题1　圆锥的高h、半径r的国际单位各是什么？体积的国际单位又是什么？ 提示：米(m)；米(m) ；立方米(m3)。 问题2　将h、r的单位代入公式V＝πr3h，计算出的体积V的单位是什么？这说明该公式是对还是错？ 提示：由V＝πr3h，可得V的单位是m4，与体积的国际单位m3相矛盾，说明该同学记的公式是错的。 1．单位制可以简化计算过程 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，只在数字后面写上相应待求量的单位即可，从而使计算简便。