第4章 第4节 力学单位制-【创新教程】2025-2026学年高中物理必修第一册五维课堂同步课件PPT（人教版2019）

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(2)三个基本单位：　米　、　千克　和　秒　. [自我检测] 1．思维辨析 (1)物理量的单位均可以互相导出．( × ) (2)一个物理量的单位若用两个或两个以上的基本单位的符号表示，这个物理量的单位一定是导出单位．( √ ) (3)一般来说，物理公式主要确定各物理量之间的数量关系，并不一定同时确定单位关系．( × ) (4)空气对运动物体的阻力正比于其速度，即f＝kv，其中k没有单位．( × ) 2．基础理解 (1)(多选)关于力学单位制说法中正确的是(　　) A．kg、J、N是导出单位 B．kg、m、s是基本单位 C．在国际单位制中，质量的基本单位是kg，也可以是g D．在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式是F＝ma 解析：BD　[kg是质量的单位，它是基本单位，所以A错误；三个力学基本物理量分别是长度、质量、时间，它们的单位分别为m、kg、s，所以B正确；g也是质量的单位，但它不是质量在国际单位制中的单位，所以C错误；牛顿第二定律的表达式F＝ma，是在其中的物理量都取国际单位制中的单位时得出的，所以D正确．] (2)观察下面仪器，说出它们所测物理量的国际单位制单位是什么？ 答案：弹簧测力计，测量力的仪器，力的国际单位制单位是牛顿(N)；机械秒表，测量时间的仪器，时间的国际单位制单位是秒(s)；卷尺，测量长度的仪器，长度的国际单位制单位是米(m)；天平，测量质量的仪器，质量的国际单位制单位是千克(kg)． 对单位制的理解 ◆[探究导引] 某老师健身跑步的速度可以达到5 m/s，某人骑自行车的速度为19 km/h. (1)某同学单凭所给两个速度的数值能否判断老师健身跑步的速度与某人骑自行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)由于两个速度的单位不同，故不能直接比较它们的大小． (2)应先统一这两个速度的单位，再根据数值大小来比较它们的大小，由于5 m/s＝5×3.6 km/h＝18 km/h，故自行车的速度较大． ◆[探究归纳] 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 [特别提醒] (1)导出单位由基本单位通过物理量间的关系式推导而来； (2)基本单位全是国际单位制中单位时，由此推出的导出单位一定是国际单位制中单位； (3)基本单位中用常用单位的，由此推出的导出单位一定是常用单位． [例1]　现有以下一些物理量和单位，按下面的要求选择填空． A．密度　B．米/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)属于物理量的有　____________________　. (2)在国际单位制中，被选定的基本量有　__________　. (3)在国际单位制中的基本单位有　________　，属于导出单位的有　________　. 思路引导：学习单位制要分清物理量和物理单位的不同，对于物理量，又要分清基本量和由基本量导出的其他量． [解析]　(1)此题中给定的选项内，属于物理量的有密度、加速度、质量、长度、时间，故此空填“A、D、E、H、I”． (2)此题中给定的选项内，在国际单位制中，被选定的基本量有质量、长度、时间，故此空填“E、H、I”． (3)此题中给定的选项内，在国际单位制中是基本单位的有千克、秒，属于导出单位的有米/秒、牛顿，故第一个空填“F、J”，第二个空填“B、C”． [答案]　(1)A、D、E、H、I　(2)E、H、I　(3)F、J　B、C [规律方法]　基本物理量的所有单位均为基本单位，但是基本单位并非都是国际单位制中的单位，国际单位制中的单位也不一定是基本单位．基本单位只是组成国际单位制的一小部分，在国际单位制中，除七个基本单位以外的单位都是导出单位．要从概念上理解基本单位与国际单位之间的联系与区别． ◆[跟踪训练] 1．(多选)下列叙述正确的是(　　) A．在力学的国际单位制中，力的单位、质量的单位、位移的单位选定为基本单位 B．牛、千克米每二次方秒都属于力的单位 C．若长度单位用厘米，时间单位用秒，重力加速度g的值等于98 cm/s2 D．在力学计算中，如无特殊说明，所有涉及物理量的单位都应取国际单位 解析：BD　[位移、质量、时间的单位为力学国际基本单位，A错；牛、千克米每二次方秒都属于力的单位，B对；若长度为厘米，则g取980 cm/s2，C错；D项描述正确．] 单位制在物理计算中的应用 ◆[探究导引] 如图所示，一艘快艇以2 m/s2的加速度在海面上做匀加速直线运动，快艇的初速度是10 km/h.求这艘快艇在10 min内经过的位移．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：把题目中的已知量用国际单位制表示，若不是国际单位的首先要转化为国际单位，计算的结果同样要用国际单位表示，这样，计算过程中，就不必一一写出各量后面的单位，只在数字后面写出正确的单位就可以了． ◆[探究归纳] 1．简化运算：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，只在式子的末尾写出所求量的单位即可，简化了运算过程． 2．检验结果：各量的单位统一成国际单位制单位，只要正确地应用公式，计算结果必定是用国际单位制单位来表示．只有所求物理量的计算结果的单位和该物理量在国际单位制中的单位完全一致时，该运算过程才可能是正确的．若所求物理量的单位不对，则结果一定错． 3．推导单位：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． [特别提醒] (1)较长或较大的单位，统一成国际制单位时，如不方便书写，可用科学计数法表示．如10 km＝104 m. (2)国际单位制之外，实际应用中还保留一部分单位，如：长度的单位光年，速度的单位km/h. [例2]　质量为4 t的汽车，在平直公路上由静止出发，经过1 min速度达到72 km/h，已知汽车在运动时所受的阻力为车重的0.02倍，求汽车的牵引力(g取10 m/s2)． 思路引导：当各物理量均采用国际单位时，运用公式进行运算时，公式中的各量不必写上单位，只需在最后的数值后面写上正确的单位即可． [解析]　统一单位：m＝4 t＝4 000 kg，t＝1 min＝60 s，v＝72 km/h＝20 m/s，Ff＝kmg＝0.02×4 000×10 N＝800 N 以汽车为研究对象，水平方向上汽车受牵引力F和阻力Ff的作用， 由牛顿第二定律F合＝F－Ff＝ma① 又v＝at② 由①②式得F＝ma＋Ff＝meq \f(v,t)＋Ff＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4 000×\f(20,60)＋800))N≈2 133 N. [答案]　2 133 N [规律方法] (1)在利用物理公式进行计算时，为了在代入数据时不使表达式过于繁杂，我们要把各个量换算到同一单位制中，这样计算时就不必一一写出各量的单位，只要在所求结果后写上对应的单位即可． (2)习惯上把各量的单位统一成国际单位，只要正确地应用公式，计算结果必定是用国际单位来表示的． ◆[跟踪训练] 2．一物体在2 N的外力作用下，产生10 cm/s2的加速度，求该物体的质量．下面有几种不同的求法，其中单位运用正确、简洁而又规范的是(　　) A．m＝eq \f(F,a)＝eq \f(2,10) kg＝0.2 kg B．m＝eq \f(F,a)＝eq \f(2 N,0.1 m/s2)＝20eq \f(kg·m/s2,m/s2)＝20 kg C．m＝eq \f(F,a)＝eq \f(2,0.1) kg＝20 kg D．m＝eq \f(F,a)＝eq \f(2,0.1)＝20 kg 解析：C　[四个选项中A错，D项第二步漏掉了单位，B项解题过程正确，但不简洁，只有C项运算正确，且简洁而又规范．] ◆[课堂小结] 易错点：分不清基本量和基本单位，对基本单位和国际单位制单位理解不准确 [案例]　(多选)下列说法中正确的是(　　) A．在有关力学的分析计算中，只能采用国际单位制单位，不能采用其他单位 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kg、m和s D．单位制中的导出单位可以用基本单位来表达 [错解]　多选A或B [错因分析]　对单位制理解不透彻而多选A或B. [解析]　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，但通常采用国际单位制，力学中的基本物理量只有三个，即质量、长度和时间，它们的单位是基本单位，分别为kg、m和s，而其他物理量的单位都是由这三个基本物理量的单位推导出来的，如N就是导出单位，可以用基本单位表达成kg·m/s2，A、B错误，C、D正确． [答案]　CD [素养警示] (1)被选定的物理量叫作基本量，它们的单位叫作基本单位． (2)只用一个符号表示的单位不一定是基本单位．例如，焦耳(J)、瓦特(W)等都不是基本单位，而是导出单位． (3)如果一个物理量的单位用两个或两个以上的基本单位的符号表示，这个物理量的单位一定是导出单位. 1．(多选)(单位制的理解)关于单位制，下列说法中正确的有(　　) A．在力学中，力是基本概念，所以力的单位“牛顿”是力学单位中的基本单位 B．因为力的单位是牛顿，而1 N＝1 kg·m/s2，所以牛顿是导出单位 C．各物理量采用国际单位制中的单位，通过物理公式运算的结果的单位一定为国际单位制中的单位 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 解析：BCD　[“力”虽然是力学中的一个基本概念，但它的单位“牛顿”却不是力学中的基本单位．力学中的基本单位是千克、米和秒，其他皆为导出单位．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之间的单位关系．已知量采用国际单位制中的单位，通过物理公式运算的结果的单位一定为国际单位制中的单位，单位制在力学计算中的意义正在于此，选项B、C、D正确．] 2．(单位制的理解)下列关于单位制及其应用的说法中，不正确的是(　　) A．基本单位和导出单位一起组成了单位制 B．选用的基本单位不同，构成的单位制也不同 C．在物理计算中，如果所有已知量都用同一单位制的单位表示，只要正确应用物理公式，其结果就一定是用这个单位制中的单位来表示 D．一般来说，物理公式主要确定各物理量间的数量关系，并不一定同时确定单位关系 解析：D　[A、B选项为单位制的一般性描述，是正确描述；在物理计算中，物理公式既确定了各物理量间的数量关系，又同时确定了其单位关系，故C说法正确，错误说法为D项．] 3．(单位制的应用)2018年11月16日，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(　　) 解析：C　[基本物理量指单位为国际基本单位的物理量，有长度，质量，时间等七个．天平测量质量，单位是kg，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，单位是N，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．] 4．(单位制的应用)物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强，其定义式为p＝eq \f(F,S)，单位是帕斯卡(Pa)，是一个导出单位．在国际单位制中，力学的基本单位有：千克(kg)、米(m)、秒(s)，用上述单位表示压强的单位应为(　　) A．kg·m·s2　　　　　 B.eq \f(kg,m·s2) C．kg·m2·s2 D.eq \f(kg,m2·s2) 解析：B　[压强定义式为p＝eq \f(F,S)，它的单位是帕斯卡(Pa)，根据牛顿第二定律知，1 N＝1 kg·m/s2，而面积S的单位是m2，所以1 Pa＝1 eq \f(kg,m·s2)，选项B正确．] 5．(单位制的应用)质量为1.5 t的汽车在前进中受到的阻力是车重的eq \f(1,20)，汽车在水平地面上做匀加速直线运动时，5 s内速度由36 km/h增至54 km/h.求汽车发动机的牵引力的大小．(g取10 m/s2) 解析：计算时把各物理量的单位统一到国际单位制中． 因v＝v0＋at，F－F阻＝ma， 故F＝ma＋F阻＝eq \f(mv－v0,t)＋0.05mg， 已知v0＝36 km/h＝10 m/s，v＝54 km/h＝15 m/s， t＝5 s，m＝1.5 t＝1.5×103 kg， 代入以上数据，计算得 F＝eq \f(1.5×103×15－10,5) N＋0.05×1.5×103×10 N ＝2.25×103 N. 答案：2.25×103 N $$