4.4 力学单位制 教学设计 -2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

高一物理必修一4.4《力学单位制》教学设计 教学内容分析:本节内容在牛顿运动定律部分出现，是因为从历史来看，经典力学的发展，各国科学家的交流合作，必然带来单位制的问题，以为什么同一物理量可能采用不同单位来计量的问题引发学生对单位制的思考，通过介绍国际单位制，帮助学生形成对单位制系统、全面的认识。力学单位制对于帮助学生认识不同单位之间的关系、准确使用和表示单位有着重要作用。 教学目标:1、了解什么是单位制，知道力学中的几个基本量。 2、知道力学中各个物理量的关系可以从单位中推导出来。 3、知道国际单位制，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。 教学过程 【导入新课】 秦始皇统一六国，建立了大一统的王朝，后人认为他最大的贡献就是统一了度量衡的标准，即所谓车同轨书同文，奠定了中华民族的基础。 在科学研究方面，单位制的统一就显得更为重要了，例如20世纪末美国曾发射一个火星探测器, 在设定环绕轨道半径时，个别人使用了英制单位，没有进行单位换算，导致探测器离火星过近, 温度过高而起火，随后脱离轨道坠入火星的大气层。 致使美国损失价值1.25亿美元的火星探测器。 思考与讨论：计量一头大象的质量时常用吨（t）做单位，但在计量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）。这些单位的使用有什么规则吗？ 【问题探究1】基本单位 类似于光的三原色，在单位制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单位，这些单位即基本量。 1.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单位的一些物理量。 如力学中有长度、质量、时间. 2.基本单位：基本量的单位 如长度的单位“米”、质量的单位“千克”、时间的单位“秒”等. 3.导出单位：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位 例如速度的单位“米每秒”、力的单位“牛顿”(千克米每二次方秒). 例1：下列物理量既属于矢量，其单位又属于国际单位制中基本单位的是（　　） A．质量 B．位移 C．时间 D．力 【问题探究2】国际单位制 国际计量委员会在1960年的第11届国际计量大会上制订了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制，叫做国际单位制，简称SI. 1.单位制：基本单位和导出单位一起组成了单位制. 2.国际单位制 (1)国际单位制中的基本量 国际单位制中选定长度(l)、质量(m)、时间(t)、电流(I)、热力学温度(T)、发光强度(I)、物质的量(n)七个量为基本量. (2)国际单位制中的力学基本单位 长度l，单位：m；质量m，单位：kg；时间t，单位：s. 例2：下面哪一组单位属于国际单位制中的基本单位（ ） A．米、牛顿、千克 B．千克、焦耳、秒 C．米、千克、秒 D．米/秒2、千克、牛顿 【问题探究3】单位制的应用 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，判断比例系数的单位：物理公式在确定各物理量的数量关系时，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.根据公式中物理量的单位关系，可判断公式中比例系数的单位。 3.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. 例3：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 例4：(多选)关于力学单位制，下列说法正确的是(　　) A.kg、m/s、N是导出单位 B.kg、m、s是基本单位 C.在国际单位制中，质量的单位可以是kg，也可以是g D.只有在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式才是F＝ma 【课堂小结】 【巩固练习】 1.关于力学单位制说法中正确的是(　　) A．kg、m/s、N是导出单位 B．kg、m、N是基本单位 C．在国际单位制度中，质量的基本单位是kg，也可以是g D．各物理量采用国际单位制，通过物理公式运算后的结果也一定为国际单位 2.(多选)下列有关力学单位制的说法中,正确的是(　　) A.在力学问题的分析计算中,只能采用国际单位制,不能采用其他单位 B.力学单位制中,其单位被选为基本单位的物理量有长度、时间、质量 C.力学单位制中,采用国际单位制的基本单位有千克、米、秒 D.单位制中的导出单位可以用基本单位表示 3.(多选)关于牛顿第二定律,下列说法中正确的是　(　　) A.物体的质量不变时,a正比于F,对F和a的单位没有限制 B.对于相同的合外力,a反比于m,对m和a的单位没有限制 C.在公式F=ma中,F、m和a可以取不同单位制中的单位 D.在公式F=ma中,当m和a分别用kg、m/s2作单位时,F必须用N作单位 4.轿车的加速度大小是衡量轿车加速性能的一项重要指标．近来，一些高级轿车的设计师在关注轿车加速度的同时，提出了一个新的概念，叫做“加速度的变化率”，用“加速度的变化率”这一新的概念来描述轿车加速度随时间变化的快慢，并认为，轿车的加速度变化率越小，乘坐轿车的人感觉越舒适．下面四个单位中，适合做加速度的变化率单位的是(　　) A．m/s　　 B．m/s2 C．m/s3 D．m2/s3 5．对流体从水管中射出时的反作用力，有人写出一个表达式：F＝0.63ρv3。式中ρ是流体的密度，v是射出流体的速度。从物理单位的角度判断，这个表达式有问题吗？为什么？ 学科网（北京）股份有限公司 $$