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

教学设计 课程基本信息 学科 高中物理 年级 高一 学期 秋季 课题 力学单位制 教科书 书 名：物理 必修一 教学目标 物理核心素养： 1．物理观念 知道什么是单位制，什么是基本单位，什么是导出单位； 知道力学中的三个基本单位； 认识单位制在物理计算中的作用，知道物理运算过程中单位的规范使用和表示方法。 2．科学思维 能通过物理量的定义和推导过程，理解掌握各物理量的国际单位。 3．科学探究 体会物理单位除了能初步判断一些物理等式或计算结果的正确性外，还可以帮助对物理规律猜想做出判断。 4．科学态度与责任 认识力学单位制在表述物理规律中的重要意义以及单位制的统一对科技的交流与发展的作用。 教学内容 教学重点：基本单位和导出单位的定义及关系。 教学难点：使用国际单位制推导物理量单位及判断关系式的正确性。 教学过程 教学环节 课堂内容 设计意图 新课导入 一、单位发展史 结合课件内容，带引学生回顾国内外单位发展史。 中国古代： 秦始皇一统六国，不只是做到兼并诸侯，疆域的统一，更是书同文、车同轨、货币及度量器的统一。而其中关于质量的度量，秦始皇铸造了诏文权作为重量的统一计量单位。权，说通俗点就是秤砣，而秦始皇所设计的诏文权在当时就作为标准器的重量——秦代一斤。 外国古代： 各个国家、地区以及各个历史时期,都有各自的计量单位。以长度为例：欧洲曾以手掌的宽度或长度作为长度的计量单位，称为掌尺。在英国，1掌尺=7.62cm；在荷兰，1掌尺=10cm；英尺是8世纪英王的脚长，1英尺=0.3048m。10世纪时英王埃德加把自己大拇指关节间的距离定为1英寸,1英寸=2.54cm。这位君王还别出心裁，把从自己的鼻尖到伸开手臂中指末端的距离91cm定为1码，1码=91cm。 思 考： ① 回到日常生活中，以质量为例，当我们在描述体重时，一般用kg（公斤）为单位，或斤；而在描述比如：金饰品或药剂时用g为单位；对于体型庞大的大象，一般用t为单位，引导学生发现即使对于同一个物理量，我们也可以用很多不同的单位来描述。 ② 关于物理量g，初中时我们讲它等于9.8 N/kg，而在高中学习完自由落体运动后，也讲它等于9.8 m/s2，从相等的角度来说，单位上应满足：N/kg = m/s2，等式是否成立？ 总而言之，我们要进一步去思考：不同单位之间有怎样的关系？单位使用有什么样的规则？ 从国内和国外两个角度介绍单位从古至今的发展历史，让学生知道单位的历史价值和意义；通过跨时代伟人之间的比较，激发学生的学习兴趣；物理和历史的跨学科知识融合，让学生学习物理的同时，丰富历史知识，体会我国深厚的历史底蕴。 单位这个名词学生并不陌生，从小老师们就教育学生描述物理量要带单位，那到底什么是单位？为什么要规定单位制？单位制又由什么单位组成？这是学生进入高中阶段需要深入理解的部分。 新课教学 二、关系式与单位 从学生之前所学的速度定义式和加速度定义式出发，发现从物理量之间的关系式，不仅仅确定了物理量之间的关系，同时也确定了物理量单位间的关系。 要点：只要选定几个物理量，就能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位。 三、单位制 3.1 基本单位 基于上述关系式的学习，结合书本内容，选定的物理量叫做“基本量”，确定基本量之后，它们的单位叫做基本单位。为了便于学生对概念的理解，可以举例说明，如：长度、时间、质量就可以被确定为基本量，那他们所有的单位都可以叫做基本单位。 教学要点： ①对于基本量要强调是人为选定的，也可以选如：速度，不要固性思维。 ②对于基本单位要强调选定基本量之后，基本量的单位都称为基本单位，一个量可以有很多单位，都可以作为基本单位。 3.2 导出单位 确定基本量后，由基本量根据物理关系推导出来的物理量称为“导出单位”。同样地，导出量对应的单位叫做“导出单位。”仍以长度、时间和质量作为基本量，举例推导速度、加速度和力的导出单位。 由基本单位和对应的导出单位就构成了一个单位制。 四、国际单位制 引导学生思考，基本量的选取是人为的，确定基本量之后，基本单位选择也是多向的，这就会导致可以有很多不同的单位制。再结合前面所介绍的中国古代长度单位为尺，而国外为英寸等，不同地区使用不同的单位制，不方便交流，也会导致出现换算误差。因此1960年第1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。 在力学范围内，规定长度、质量、时间为三个基本量，对热学、电磁学、光学等学科，除了上述三个基本量和相应的基本单位外，还要加上另外四个基本量和它们的基本单位，才能导出其他物理量的单位。 五、单位制的应用 ①【例题】一个静止在光滑水平面上的物体，质量是7 kg，在14 N的水平恒力作用下，5 s末的速度是多大？5 s内通过的位移是多大？ 通过左右两种解法对比，让学生明确统一单位制后，可以将物理计算过程极大地简化。 ②小刚在课余制作中需要计算圆锥的体积，他从一本书中查得圆锥体积的计算公式为。小红说，从单位关系上看，这个公式肯定是错误的。她的根据是什么？ 通过此问题的思考，引导学生进一步理解单位制的学习，还可以帮我们判定关系式是否成立问题，从量纲的角度检验公式。 六、拓展学习 有了国际单位制，对于基本单位，它们到底是什么呢？怎么理解国际单位制中基本单位的含义？ 可适当给学生介绍一下力学范围内的三个基本单位：米、秒、千克分别是怎么定义的。 从学生已有知识出发，将关系式从“物理量关系”进一步拔高到“物理量单位关系”，提取信息要点，帮助学生知识体系进一步完善。 单位制学习中最重要的就是“基本量”、“基本单位”、“导出量”和“导出单位”这四个物理名词的理解。结合力学领域中学生所熟悉的几个物理量解释具体名词，更加通俗易懂，容易接受。 从导入部分关于单位发展历史的回顾，引导学生发现不同地区描述相同物理量单位不同导致交流困难，理解国际单位制出现的必要性，前后呼应，使这节课的教学目标进一步深化。 虽然本节课，课程题目叫做“力学单位制”，但除了学生现在所接触的力学范围，物理学还有热学、电磁学、光学等，因此要拓展学生的视野，了解国际单位制中其他领域的基本量、基本单位内容。 通过两个学习与生活中的实力，让学生体会单位制在物理学习中改的应用。 在时间充裕的情况下，给学生讲解一下课本拓展学习内容模块关于国际单位制中力学范畴内三个基本单位的定义，能加深学生对基本单位的理解，以及对知识的感性认知。 板书设计 力学单位制 教学反思 1、本节课清晰地设定了教学目标，让学生明确了解力学单位制的重要性、基本单位（、导出单位（如牛顿、帕斯卡）以及它们之间的换算关系。 2、可以进一步增加与实际生活相关的案例分析，如桥梁承重计算、汽车刹车距离估算等，让学生感受到力学单位制的实用价值。同时，鼓励学生参与课外实践活动，如科学竞赛、科研项目等，将所学知识应用于实践中。 学科网（北京）股份有限公司 $$