第4章 第7节 力学单位（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中物理必修第一册（粤教版2019）

第七节　力学单位 课程内容要求 核心素养提炼 1．了解什么是单位制，知道力学中的几个基本量：质量(m)、长度(l)、时间(t)以及它们的基本单位：千克(kg)、米(m)、秒(s). 2．知道力学中除长度、质量、时间以外物理量的单位都是根据物理量之间的关系从基本单位中推导出来的导出单位． 3．知道国际单位制，能够根据物理量的定义或者物理关系来推导其他物理量的单位，能够认识到统一单位的重要性和必要性． 4．了解单位制在物理学中的重要意义，能在运算过程中规范使用物理单位． 1．物理观念： 了解什么是单位制，知道力学中的三个基本单位． 2．科学思维：培养学生在计算中采用国际单位，从而使运算过程的书写简化． 3．科学探究：了解度量衡的统一对中国文化的发展所起的作用，培养学生的爱国主义情操． 4．科学态度与责任：通过一些单位的规定方式，了解单位统一的重要性，并能运用单位制对计算过程或结果进行检验． 1．单位制的组成：由基本单位和导出单位组成． 2．基本单位和导出单位：基本单位是可以任意选定的．导出单位由定义方程式与比例系数确定． 3．单位制的意义 (1)单位制的形成、发展与科技的进步密切相关． (2)国际单位制先进、实用、简单、科学，适用于文化教育、科学技术、经济建设等各个领域，已被世界各国及国际组织广泛采用． [思考] 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. (1)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？ (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　(1)不能． (2)能.10 m/s＝36 km/h>35 km/h，所以运动员的速度较大． 1．国际单位制：由7个基本单位、2个辅助单位和19个具有专门名称的导出单位组成． 2．力学基本单位：共有三个：长度单位——米(m)、质量单位——千克(kg)和时间单位——秒(s)． 3．力学导出单位：由三个基本单位导出，如速度单位为米每秒(m/s)，加速度单位为米每二次方秒(m/s2),_力的单位为牛(N)． [判断] (1)质量、长度、时间是力学中的基本物理量．(√) (2)时间是国际单位制中的基本单位．(×) (3)kg·m/s是国际单位制中的导出单位．(√) 探究点一　对单位制的理解 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 给出以下物理量或单位，请按要求填空． A．米　B．牛顿　C．加速度　D．米/秒2　E．质量 F.千克　G．时间　H．秒　J．位移　K．厘米2 L．千克/米3　M．焦耳 (1)属于基本单位的是_________________________________________________． (2)属于导出单位的是_________________________________________________． (3)属于物理量的是___________________________________________________． 解析　(1)属于基本单位的是：A、F、H. (2)属于导出单位的是：B、D、K、L、M. (3)属于物理量的是：C、E、G、J. 答案　(1)AFH　(2)BDKLM　(3)CEGJ [训练1]　下列物理量的单位中，属于国际单位制的基本单位有________，不属于国际单位制中的单位有________． A．毫米(mm)　　　　　　　 B．米(m) C．克(g) D．千克(kg) E．牛(N) F．焦耳(J) 解析　在力学单位制中，长度、质量、时间三个物理量的单位都是基本单位，但在国际单位制中，质量的单位是kg，长度的单位是m，时间的单位是s，以kg、m、s为基本单位的导出单位和这几个基本单位一起构成了国际单位制中的力学单位制．上述单位中属于国际单位制基本单位的有B、D.上述单位中不属于国际单位制中的单位有A、C． 答案　BD　AC 探究点二　单位制的应用 在学习了力学单位制后，甲同学由公式G＝mg得g的单位为N/kg，可是乙同学由自由落体运动公式a＝得g的单位为m/s2，二人争执不下，都认为自己导出的单位正确． 试结合上述情景，讨论下列问题． (1)上述解题过程，哪位同学是正确的？ 提示　都正确，这两个单位是等价的，由1 N/kg＝＝1 m/s2，可见两个单位是g的单位的不同表达方式． (2)在解题过程中，怎样合理应用单位制，才能做到既简单又不容易产生错误？ 提示　统一使用国际单位制中的单位． 1．简化计算过程的单位表达 解题计算时，在统一已知量的单位后，就不必写出各个量的单位，只在式子末尾写出所求量的单位即可． 2．推导物理量的单位 物理公式在确定物理量的数量关系的同时，也确定了物理量的单位关系，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，f＝μFN中的μ无单位，F＝kma中的k无单位． 4．检验表达式的正误 对某个表达式中各量的单位统一成国际单位，则计算结果的单位与待求量的国际单位一致时，该表达式才可能是正确的．若计算结果的单位不对，则表达式一定错误． 一辆质量为4×103 kg的汽车在水平地面上匀速行驶．某个时刻关闭发动机，经过20 s滑行40 m而停止下来，求汽车所受阻力为多大？ [思路点拨]　 解析　选汽车为研究对象，则根据速度公式可得 0＝v0－at 根据位移公式，得s＝v0t－at2 由以上两式解得a＝，v0＝ 这时，只要正确确定已知量单位(要统一)，可以不把各量单位代入，则 a＝ m/s2＝0.2 m/s2 v0＝ m/s＝4 m/s 根据牛顿第二定律知汽车所受阻力大小 f＝ma＝4×103×0.2 N＝800 N. 答案　800 N [训练2]　(多选)在研究匀变速直线运动的实验中，取计数时间间隔为0.1 s，测得相邻相等时间间隔的位移差的平均值Δx＝1.2 cm，若还测出小车的质量为500 g，则关于加速度、合外力大小及单位，既正确又符合一般运算要求的是(　　) A．a＝＝ m/s2＝120 m/s2 B．a＝＝ m/s2＝1.2 m/s2 C．F＝ma＝500×1.2 N＝600 N D．F＝ma＝0.5×1.2 N＝0.6 N BD　[选项A中Δs＝1.2 cm没变成国际单位，C项中的小车质量m＝500 g没变成国际单位，所以A、C错误，B、D正确．] 1．(对单位制的理解)下列有关力学单位制的说法正确的是(　　) A．在有关力学的分析计算中，只能采用国际单位制，不能采用其他单位制 B．力学单位制中，选为基本单位的物理量有长度、质量和速度 C．力学单位制中，采用国际单位制的基本单位有千克、米和牛 D．单位制中的导出单位可以用基本单位来表达 D　[在有关力学的分析和计算中，可以采用任何一种单位制，只要单位统一即可，但是为了方便，常常采用国际单位制，所以A错误；在力学单位制中，选用长度、质量和时间三个物理量作为基本单位的物理量，相对应的单位是米、千克和秒，所以B、C错误；按照单位制的概念，导出单位都可以用基本单位来表达，如1 N＝1 kg·m/s2，所以D正确．] 2．(对单位制的理解)下列各组属于国际单位制的基本单位的是(　　) A．质量、长度、时间　　　　 B．力、时间、位移 C．千克、米、秒 D．牛顿、克、米 C　[选项A、B中所给的都是物理量，不是物理单位，故选项A、B与题意不符，选项A、B错误；千克、米、秒分别为质量、长度、时间三个基本物理量的单位，选项C正确；选项D中牛顿是导出单位，克不属于国际单位，选项D错误．] 3．(单位制的应用)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．下列有几种不同的求法，其中单位运用正确、简洁而又规范的是(　　) A．m＝＝ kg＝0.2 kg B．m＝＝＝20＝20 kg C．m＝＝＝20 kg D．m＝＝ kg＝20 kg D　[统一单位，F＝2 N，a＝10 cm/s2＝0.1 m/s2， 由牛顿第二定律得m＝＝ kg＝20 kg， D项运算既正确，又规范简洁．] 4．(单位制的应用)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f＝kSv2，则比例系数k的单位是(　　) A．kg/m4 B．kg/m3 C．kg/m2 D．kg/m B　[将f＝kSv2变形得k＝，采用国际单位制，式中f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为(m/s)2.将这些单位代入上式得，即比例系数k的单位是kg/m3，故B正确．] 学科网（北京）股份有限公司 $$