第4章 第4节 力学单位制-【重难点手册】2024-2025学年高中物理必修第一册（人教版2019 浙江专用）

第四章 运动和力的关系么组 第4节力学单位制 重点和难点 课标要求 1.了解什么是单位制，知道力学中的几个基本量：质量()、长 度(1)、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 重点：基本单位，导出单位，力学中的 量之间的关系从基本单位中推导出来的导出单位 三个基本单位，单位制， 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 难点：统一单位后，计算过程的正确 他物理量的单位，能够认识到统一单位的重要性和必要性，了解单位制 书写。 能促进世界科技，文化交流 4.了解单位制在物理学中的重耍意义，能在运算过程中规范使用物 理单位。 -01业备知识梳理。 基础梳理 知识点1基本单位 1.基本量：在物理学中，选定几个物理量的单位，就能够利用 里对点练记 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 下列有关力学单位制的 说法正确的是(). 量叫作基本量。 A.在有关力学的分析计 2.基本单位：所选定的基本物理量的单位. 算中，只能采用国际单位制， (1)物理学中，共有七个物理量的单位被选定为基本单位， 不能采用其他单位制 (2)在力学中，选定长度、质量和时间这三个物理量的单位为 B,力学单位制中，选为基 基本单位 本单位的物理量有长度、质量 长度的单位有厘米(cm),米(m)、千米(km)等. 和速度 C.力学单位制中，采用国 质量的单位有克(g)、千克(kg)等. 际单位制的基本单位有千克、 时间的单位有秒(s)、分(min)、小时(h)等 米和牛 3.导出单位：根据物理公式中基本物理量的关系，推导出的 D.单位制中的导出单位 其他物理量的单位 可以用基本单位来表达 从根本上说，所有的物理量都是由基本物理量构成的，在力 [答案：D] 学范围内，所有的力学量都是由长度、质量和时间这三个基本物 理量组成的，因此基本物理量的单位选定也就决定了其他导出物 理量的单位 169 国滩白手细高中物理必修第一册)（浙江专用） 知识点2国际单位制 1.单位制：基本单位和导出单位的总和叫作单位制 刀对点练切 由于基本单位的选择不同，历史上力学中出现了厘米、克、秒 1.(多选)关于力学单位制， 制和米、千克、秒制两种不同的单位制，工程技术领域还有英尺， 下列说法中正确的是(). 秒、磅制等单位制 A.kgm/s,N是导出单往 2.不同的单位制在换算中容易出差错，对国际科学技术交流 B.kg,m、s是基本单位 及商业往来极不方便，因此有必要在国际上实行统一的单位标 C,在国际单位制中，质量 的单位是g,也可以是kg 准.1960年第11届国际计量大会制订了一种国际通用的、包括一 D.在国际单位制中，牛顿 切计量领域的单位制，叫作国际单位制，简称SL, 第二定律的表达式是F=ma 3.下表是国际单位制中的七个基本物理量及相应的基本单位 [答案：BD] 物理量名称 物理量符号 单位名称 单位符号 2.用国际单位制的基本 长度 米 m 单位表示能量的单位，下列正 确的是( 质量 千克（公斤） kg A.kg·m2/s 时间 秒 B.kg·m/s 电流 1 安[培] A C.N/m 热力学温度 T 开[尔文] K D.N.m 物质的量 n,() 摩[尔] [答案：A] mol 发光强度 1,(Iv) 坎[德拉] ed 4.力学中的国际单位制 (1)基本单位：长度(l)的单位-米(m),质量(m)的单 位一千克(kg),时间(t)的单位—秒(s). (2)导出单位：速度(v)的单位一米/秒(m/s),加速度(a)的 单位—米/秒(m/s),力(F)的单位— 牛顿(N),功(W)的单 位—焦耳(J),压强(p)的单位—帕斯卡(Pa). 知识点3单位制的应用 1.简化计算过程的单位表达 国敲黑板 在物理计算中，如果所有已知量都用同一种单位制的单位来 对基本单位的理解 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， 1.只用一个符号表示的 单位不一定是基本单位，例 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 如，牛顿(N)、焦耳(J)、瓦特 写出所求量的单位即可，从而使计算简便.通常物理计算中都采 (W)等都不是基本单位，而是 用国际单位制单位 导出单位 2.推导物理量的单位 2.基本单位是可以任意 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 选定的，由于选取的基本单位 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 不同，组成的单位制就不同. 170 第四章 运动和力的关系欧组 物理量的单位 3.是国际单位的不一定 3.判别比例系数的单位 是基本单位，基本单位只是组 由公式中物理量的单位关系，可判别公式中比例系数的单位 成国际单位制的一小部分，在 国际单位制中，除七个基本单 的有无，如公式F=kx中k的单位为N/m;F:=F、中以无单 位以外的单位都是导出单位 位：F=kma中k=1,无单位. 4.验证结果 单位制是为了测量、比较物理量的大小而建立的.因为物理 公式在确定了物理量数量关系的同时，也确定了物理量的单位关 系，因此，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， 例①(2024·四川树德中学高一月考)在解一文字计算题的 过程中（由字母表达结果的计算题）、一个同学解得位移（一品4 十g),其中F、m、t分别表示力、质量和时间.用单位制的方法检 查，这个结果( A.可能是正确的 B.一定是错误的 C.如果用国际单位制，结果可能正确 D.用国际单位制，结果错误，如果用其他单位制，结果可能 正确 解析位移x的国际单位是米，由 品红十)得过 g·m/s,s=m/s,所给等式左边的单位是长度单位，而右边的 kg 单位是速度单位，所以结果一定是错误的，选用的单位制不同，只 影响系数，故B正确. 答案B 重难拓展 重难点1单位制中的几组易混概念的辨析 L,单位与单位制的关系 物理学中为了对“量”进行测量和比较建立的单位有基本单 位和导出单位，基本单位和导出单位所组成的一系列完整的单位 体制叫单位制， 2.物理量与物理单位的关系 物理量是为了描述物理现象或规律而引入的，为了比较物理 171 国雕手细高中物理必修第一册)（浙江专用） 量的大小，或对“量”进行测量而建立了单位.如为了描述运动的 快慢而引入了速度这个物理量，规定其单位为/s后就可以比较 速度的大小了。 P提个醒 3.基本单位与国际单位的关系 在国际单位制中，对于所 基本单位是基本物理量的单位，不一定是国际单位，如km是 有的导出单位，当按一定的定 基本单位而非国际单位，而国际单位也可以是导出单位而非基本 义方程式从基本单位或辅助 单位，如“N”是国际单位但不是基本单位 单位导出时，它们的系数都是 1,而且所有的国际单位在运 4.基本单位与导出单位的关系 基本 长度：米(m) 算过程中的系数也都是1，从 质量：千克(kg)》 而使运算简化 单位 力学 时间：秒(s） 单位制 速度：米/秒(m/s) 国际 导出单 功率：瓦特(W) 单位制 位（举例） 压强：帕斯卡(Pa) 其他单位制 单 基本 长度：厘米(cm)、千米(km) 位 质量：克(g)、吨(t) 制 单位 力学 时间：小时(h)、分钟(min) 单位制 速度：千米每小时(km/h) 常用 导出单 厘米每秒(cm/s) 单位制 位（举例）功率：千瓦(kW) 压强：千帕(kPa) 其他单位制 例☑(2024·山西所州一中高一月考)国际单位制(SD)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△y= 9192631770Hz定义秒(s):1983年用真空中的光速c= 299792458m·s1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 下列说法不正确的是( A.在力学中，力是基本概念，所以力的单位“牛顿”是力学单 位制中的基本单位 B.因为力的单位是牛顿，而1N=1kg·m/s2,所以牛顿是个 导出单位 C.各物理量采用国际单位制单位，通过物理公式得出的最终 结果的单位一定为国际单位制单位 D.物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系，同时也确定 了物理量间的单位关系 172 第四章 运动和力的关系收国组 解析力虽然是力学中一个最基本的概念，但它不是力学中 的基本物理量（力学中的基本物理量是质量、长度和时间），所以 它的单位“牛领”不是力学中的基本单位，力学中的基本单位是千 克、米、秒，其他单位都是导出单位，故A错误 答案A 重难点2物理公式与数学公式的主要区别 在学习物理时，要注意理解物理公式中各量之间的因果关 系，不能把物理公式单纯当成数学公式去理解.特别是注意明确 如下几点： (1)数学公式只表示数量关系，很少涉及各量间的单位：物理 刀提个醒 量不但有大小，还有单位，因而物理公式不仅表示各量的数量关 对公式的理解 系，而且还包含单位关系.例如，由牛顿第二定律F=a可知 不能把物理公式单纯当 1N=1kg·m/s2. 成数学公式去理解，因为物理 (2)许多物理公式不仅表示各量间的大小关系，而且表示它 公式不仅表示各量间的数值 们间的方向关系.例如，根据F=a可知，物体加速度的方向与 关系，还表示它们的单位关系、 其所受合外力的方向相同，忽视这一点，就容易犯错误 方向关系和特定的因果关系， (3)数学中的函数关系是从具体的客观事实中抽象、概括出 例如，牛顿第二定律的数 来的，像y=f(x),它不与某个具体的物理过程相联系，所以在y 学表达式F=ma中的F、m、a 三个量之间的因果关系是由 与x之间没有确定的因果关系，写成y=f(x)时，x是原因，y是 物体的运动状态变化过程本 结果，通过公式变形，可以找出上式的反函数x=(y),在反函数 身决定的，牛顿第二定律的数 中y是原因，x是结果.可见，由于公式形式的变化，因果关系也 学表达式无论以哪种形式出 随之改变.物理公式是与某个物理过程相联系的，它反映了该过 程中的物理量之间必然的因果关系， 现(e=后，F=a,m=君)， F,m都是原因，Q是结果，由 例B(2024·山东青岛一中高一期末)质量m=200g的物 此可见，在物理公式中各量之 体以加速度a=20cm/s2做匀加速直线运动，则关于它受到的合 间的因果关系是不能随意颠 外力的大小及单位，下列运算既简洁又符合一般运算要求的是 倒的. (). A.F=200×20=4000N B.F=0.2×0.2N=0.04N C.F=0.2×0.2=0.04N D.F=0.2kg×0.2m/s2=0.04N 解析在物理计算中，如果各物理量的单位都统一到国际单 位制中，则最后结果的单位也一定是国际单位制中的单位 [答案B 173 重雕点手细高中物理必修第一册尺)（浙江专用） -02一关键能力提升。 题型1对单位及国际单位制的考查 图，从地面以大小为的初速度竖直向上抛出 例①(2022·浙江选考)下列属于力的单 一个皮球，经过时间！皮球落回地面，落地时皮 位的是( 球速度的大小为.已知皮球在运动过程中受 A.kg·m/s B.kg·m/s 到空气阻力的大小与速度的大小成正比，重力 C.kg·ms D.kg·s/m2 加速度大小为g.下面给出时间1的四个表达 解析根据牛顿第二定律有F=ma,则力 式中只有一个是合理的.你可能不会求解，但 的单位为kg·m/s2. 是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式 [答案A 的合理性进行判断.根据你的判断，你认为1的 例22021年12月9日，翟志刚、王亚平、 合理表达式应为( 叶光富三位航天员在中国空间站为广大青少 年带来了一场精彩的太空课.航天员叶光富在 完全失重的环境中做了“转身动作”的实验，该 实验与物理概念“角动量”有关，在物理学中角 A.=凹十边 B.t=一边 动量是和物体的位移及动量相关的物理量，其 g g 大小可以表示为r,其中m、v、r分别对应质 C1=9边 量、速率、半径.由此可以看出角动量的单位用 解析下降过程皮球做加速运动，若忽略 国际单位制基本单位表示为( A.kg·m/s B.kg·m2/s 次要因素（空气阻力），时间约为，而上升阶 C.N·m/s D.N·m·s 段皮球做匀减速运动，同样忽略次要因素，时 解析]角动量大小的表达式为r,则角 间约为弘，故总时间约为山十，故选项A正 动量的单位用国际单位制基本单位表示为 g kg·m/s·m=kg·m/s.B正确. 确，B错误；时间的单位为S,而选项C的单位 答案B 为m,故选项C错误；通过选项C的分析可知 题型2利用单位制判断问题 选项D错误. 例3(2024·江苏扬州中学高一期末)如 答案A 174