第4章 第4节 力学单位制（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中物理必修第一册（人教版2019）

运动和力的关系 第4节　力学单位制 第四章 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 × √ × √ √ 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 1＋1＝2 1米＋1秒≠2米，1米＋1秒≠2秒 [问题设计] 为什么1米＋1秒≠2米？ 提示：单位不同，数值无法计算。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 1．单位制的意义：单位是物理量的组成部分，物理量如果有单位，一定要在数值后带上单位，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，并能够统一人们的认识。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 2．力学中的单位制 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 关键能力 互动探究 【例1】 现有下列物理量或单位，按下面的要求填空(填选项前的字母)。 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)属于物理量的是________________。 (2)在国际单位制中，作为基本物理量的是________________。 (3)不属于国际单位制中的单位的是________。 (4)在国际单位制中属于基本单位的是________，属于导出单位的是________。 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 对单位制的理解 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 关键能力 互动探究 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练2] (2023·广西玉林高一期末)据报道，我国人造太阳高11米、直径8米、重达400吨，成功实现5 000万摄氏度持续放电101.2秒，打破了世界纪录，在这则新闻中涉及了长度、质量，温度和时间及其单位，在国际单位制中，下列说法正确的是(　　) A．力学基本量是长度、质量、时间，所有的物理量都有单位 B．kg、N、m/s都是导出单位 C．根据牛顿第二定律表达式可知：1 N＝1 kg·m/s2 D．新闻中涉及的“11米”“400吨”和“101.2秒”中，米、吨和秒是国际单位制中的基本单位 关键能力 互动探究 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 1．简化计算过程中的单位表达 在解题计算中，如果所有已知物理量都用同一种单位制的单位来表示，计算结果也必定是用这种单位制中的单位来表示的。因此，在计算过程中不必把各物理量的单位一一代入，只要在式子末尾写出所求物理量的单位即可，从而使计算简便。通常解题计算中都采用国际单位制单位。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 2．推导物理量的单位 物理公式在确定了各物理量的数量关系时，也确定了各物理量的单位关系，所以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 由公式中物理量的单位关系，可判断公式中的比例系数有无单位，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。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 4．比较物理量大小、验证结果 (1)单位制是为了测量、比较物理量的大小而建立的，比较多个物理量的大小时，必须统一它们的单位，再根据数值进行比较。 (2)在解题时可以用单位制粗略地判断结果是否正确，若单位运算不正确，结果一定错误。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 关键能力 互动探究 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练3] 小明同学在推导某物体位移计算式时，得到的表达式是x＝ (t1＋t2)，关于这个位移表达式，下列说法正确的是(　　) A．该表达式一定正确 B．该表达式一定错误 C．各物理量只有采用国际单位制单位，该表达式才正确 D.若各物理量采用其他单位制单位，该表达式可能正确 关键能力 互动探究 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 关键能力 互动探究 D 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练5] (实验情境)第26届国际计量大会通过“修订国际单位制”决议，正式更新包括国际标准质量单位“千克”在内的4项基本单位定义。下列器材中，哪个不是测量力学基本物理量的工具(　　) 关键能力 互动探究 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 关键能力 互动探究 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 1. 国际单位制(简称SI)定义了7个基本单位，其他单位均可由物理关系导出。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(对应关系如图，例如，s对应Δv，m对应c)。新SI自2019年5月20日(国际计量日)正式实施，这将对科学和技术发展产生深远影响。下列哪组物理量是国际单位制中的力学基本量(　　) A.长度、质量、力 B．长度、质量、时间 C．长度、质量、电流 D．质量、时间、速度 素养训练 学业评价 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 2．三峡水电站大坝高程185米，蓄水高程175米，水库长2 335米，2022年三峡枢纽通过量近1.6亿吨，创下历史新高，其中三峡船闸过闸货运量达1.56亿吨，超过其设计通过能力的56%。以上信息涉及了时间、长度和质量及其单位，关于国际单位制，下列说法正确的是(　　) A．有单位的物理量要注明单位，所有物理量都有单位 B.大坝高程185米、水库长2 335米，长度是国际单位制中的基本单位 C.通过量近1.6亿吨、货运量达1.56亿吨，单位“吨”是国际单位制中的导出单位 D．“千克米每二次方秒”被定义为“牛顿”，“牛顿”是国际单位制中的导出单位 素养训练 学业评价 　 D 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 素养训练 学业评价 　 A 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 4．雨滴在空气中下落，当速度比较大的时候，它受到的空气阻力与其速度的二次方成正比，与其横截面积成正比，即Ff＝kSv2，则比例系数k的单位是(　　) A．kg/m4 B．kg/m3 C．kg/m2 D．kg/m 素养训练 学业评价 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 5．将质量为500 g的小球，以30 m/s的速度竖直上抛，经过2.5 s小球到达最高点(g取10 m/s2)。 (1)求小球在上升过程中受到的空气的平均阻力； (2)求小球在最高点时的加速度大小； (3)若空气阻力不变，小球下落时的加速度为多大？ 答案：(1)1 N　(2)10 m/s2　(3)8 m/s2 素养训练 学业评价 　 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 谢谢观看 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 物理量 一、基本单位 1．物理量之间的关系：物理学的______在确定了物理量之间的关系时，也确定了物理量的____之间的关系。 2．基本量 (1)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____，这些被选定的______叫作基本量。 关系式 单位 单位 质量 时间 米(m) 千克(kg) 秒(s) 物理关系 基本 导出 (2)基本单位：______相应的单位。 ↓ ①力学中的基本量：____、____和____。 ②力学中的基本单位：________、____________、________。 3．导出量：由基本量根据________推导出来的其他物理量。 推导出来的相应单位叫作导出单位。 基本量 长度 二、国际单位制 1．不同地区使用不同的单位制，不方便交流。国际计量大会制订了一种________的、包括一切________的单位制，叫作国际单位制，简称SI。 ↓ 国际通用 计量领域 2．国际单位制的基本单位 1．(物理与生活)下图中的动物分别为质量为8 t的大象；质量为5 kg的猴子；质量为60 g的画眉鸟。判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)因为60＞8，所以画眉鸟最重。(　　 　　) (2)单位“m/s2”与“N/kg”对应同一个物理量。(　　 　　) (3)所有物理量都有单位。(　　 　　) (4)力学中的基本量分别为长度、质量、时间。(　　 　　) (5)牛顿是导出单位，也是国际单位制中的单位。(　　 　　) 2.(教材拓展P102)“思考与讨论” 单位可以检验公式或结果是否正确，它的依据是什么？ 提示：物理公式确定了物理量的数量关系，也确定了物理量的单位关系。 探究点一基本单位与国际单位制 答案：(1)A、D、E、H、I　(2)E、H、I　(3)G　(4)F、J　B、C (1)题中所有选项中，属于物理量的是：密度、加速度、质量、长度、时间，故此空填“A、D、E、H、I”。 (2)在国际单位制中，作为基本物理量的是：质量、长度、时间，故此空填“E、H、I”。 (3)题中所给的单位中，不属于国际单位制中的单位的是厘米，故此空填“G”。 (4)在国际单位制中属于基本单位的是秒、千克，属于导出单位的是米每秒、牛顿，故应填“F、J”；“B、C”。 [练1] 在国际单位制中，某物体的运动时间可以表示为t＝gaxb，其中g表示重力加速度，x表示长度，a、b为常数，根据力学单位制，下列正确的是(　　) A．a＝1，b＝1 B．a＝－，b＝ C．a＝，b＝－ D．a＝2，b＝2 根据匀变速直线运动公式：x＝at2，则t＝，又g表示重力加速度，x表示长度，则t＝，则a＝－，b＝，B正确，A、C、D错误。 在国际单位制中，力学基本量是长度、质量、时间，单位是物理量的组成部分，有单位的物理量要注明单位，但并不是所有物理量都有单位，如前面学过的动摩擦因数μ就没有单位，A错误；千克是质量的单位，是基本单位，B错误；根据牛顿第二定律表达式F＝ma，进行单位运算，知1 N＝1 kg·m/s2，C正确；在国际单位制中，长度、质量，时间三个物理量被选作力学的基本物理量，力学的三个基本单位分别是米、千克、秒，D错误。 探究点二单位制的应用 【例2】 已知力F的单位是N，质量m的单位是kg，位移x的单位为m，时间t的单位为s，加速度a的单位为m/s2，则下列表达式中有可能正确的是(　　) A．Fx＝mv　　　　 B．max＝mv－mv C．＝mv2 D．mat＝ Fx的单位为kg·m2/s2，mv的单位为kg·m/s，A错误；max的单位为kg·m2/s2，mv－mv的单位为kg·m2/s2，B正确；的单位为kg·m/s3，mv2的单位为kg·m2/s2，C错误；mat的单位为kg·m/s，的单位为kg·m/s，D错误。 位移x的单位是m，根据表达式(t1＋t2)可得单位为·s＝·s＝m/s，由此可知等号两侧的单位不一致，该表达式一定是错误的，B正确。 [练4] 一个物体在2 N的力的作用下，产生10 cm/s2的加速度，求该物体的质量。下列有几种不同的求法，其中单位运用正确、简捷而且规范的是(　　) A.m＝＝ kg＝0.2 kg B．m＝＝＝20 ＝20 kg C.m＝＝＝20 kg D．a＝10 cm/s2＝0.1 m/s2，m＝＝ kg＝20 kg 在进行数量运算的同时，也要把单位带进运算。带单位运算时，每一个数据均要带上单位，且单位换算要正确。也可以把题中已知量的单位统一为国际单位制中的单位，计算结果的单位就是国际单位制单位，这样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即可，A、C错误；B解题过程正确，但不简捷；只有D运算正确、简捷而且规范。 探究点三解决实际问题 力学中基本物理量有长度、质量、时间。天平测量质量，是测量力学基本物理量的工具；打点计时器测量时间，是测量力学基本物理量的工具；弹簧测力计测力，不是测量力学基本物理量的工具；刻度尺测量的是长度，是测量力学基本物理量的工具。 [练6] (实验情境)牛顿在1687年用在流体中拖动的平板，做了著名的粘性流动实验。得出了粘附于上平板的流体在平板切向方向上产生的粘性摩擦力F的关系式：F＝μA。其中A是平板面积，h是平板间间距，平板的运动速度为v，粘滞力系数μ的单位为(　　) A.kg/(m2·s2) B．kg/(m·s3) C．kg/(m·s) D．kg/(m2·s) 根据F＝μA可知μ＝，单位为＝kg/(m·s)，C正确。 [练7] (学习情境)小明上高一，看到上高二的哥哥做物理题：某人造卫星离地面高为h，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，则人造卫星运转的线速度v等于多少？他哥哥填的是v＝，小明看了以后说他哥哥做错了。请问小明是怎么知道他哥哥做错了的？ 答案：小明是根据单位制知道他哥哥做错了的。的单位是＝，不是速度单位，所以结果错误。 单位是物理量的组成部分，有单位的物理量要注明单位，但并不是所有物理量都有单位，如动摩擦因数μ就没有单位，A错误；在国际单位制中，长度、质量、时间三个物理量被选作力学的基本物理量，长度不是基本单位，力学的三个基本单位分别是米、千克、秒，B错误；“吨”是质量的一个单位，但不是国际单位制中的单位，C错误；力的单位牛顿，是根据牛顿第二定律推导出来的，是导出单位，D正确。 3．物理关系式不仅反映了物理量之间的关系，也确定了单位间的关系，根据单位间的关系可以判断物理关系式是否正确。某组同学在探究声速v与空气压强p和空气密度ρ的关系时，推导出四个空气中声速的关系式，式中k为比例常数，无单位，则可能正确的关系式是(　　) A．v＝k B．v＝k C．v＝k D．v＝k 根据单位关系推导，密度的单位为kg/m3，压强的单位为N/m2，其中1 N＝1 kg·m/s2，的单位为＝m/s，即速度的单位，A正确。 将Ff＝kSv2变形得k＝，采用国际单位制，式中Ff的单位为N，即kg·m/s2，S的单位为m2，速度的二次方的单位可写成为(m/s)2。将这些单位代入上式得比例系数k的单位是kg/m3，B正确。 (1)设小球上升时，加速度大小为a，空气的平均阻力为F，则v＝at，mg＋F＝ma 解得F＝1 N。 (2)小球到达最高点时，因速度为零，故不受空气阻力，故加速度大小为g，即10 m/s2。 (3)当小球下落时，空气阻力的方向与重力方向相反，设加速度为a′，则由牛顿第二定律得mg－F＝ma′ 所以，a′＝g－＝10 m/s2－ m/s2＝8 m/s2。 $$