4.3 力学单位制 课件-2025-2026学年高一上学期物理沪科版（2020）必修第一册

该高中物理课件聚焦力学单位制，系统讲解基本量、基本单位、导出单位及国际单位制，通过火星探测器事故、张飞与姚明身高比较等案例导入，联系生活与历史，帮助学生理解单位统一的必要性，衔接牛顿运动定律，为后续物理计算搭建基础。 其亮点在于融合科学态度与责任（事故案例强调严谨性）、科学思维（单位推导与公式验证）、物理观念（系统认识单位关系）。通过“单位失误事故”“公式合理性判断”等实例，采用案例导入与问题驱动，提升学生解决实际问题能力，教师使用时能高效落实核心素养。

3. 力学单位制 第四章 牛顿运动定律 素养目标 1.明确什么是单位制，掌握力学中的三个基本量及其基本单位，明确什么是导出单位。 2.掌握国际单位制，能够推导其他物理量的单位，明确统一单位的重要性和必要性。 3.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 “天宫二号”上的空间冷原子钟 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？ 一次因单位失误而造成的事故 美国国家航天局（NASA）在20世纪末曾发射过一个火星探测器，但它由于飞得靠火星过近，结果因温度过高而起火，并脱离轨道坠入火星的大气层。 航空航天局调查原因时发现：原来探测器的制造商洛克希德.马丁公司计算加速时的力使用了英制单位，而喷气推动实验室的工程师理所当然地认为他们提供的数据是以国际单位算出来的，并把这些数据 直接输入电脑。 因为在单位制上的失误，结果犯了一个“极端 愚蠢的错误”，价值1.25亿美元的火星探测器 毁于一旦。 航天失败的教训，能否加快米制的推广 1863年，美国国家科学院成立，并呼吁推广米制。但国会只愿意从法律上认可米制，允许美国人根据自己的意愿采用新计量单位。美国对于“米制”的抵制，大多源于人们对于传统的坚守。 一位退休教授拉罗斯·莱特这样说：“大部分国家在最初采用公制计量单位时都会遇到阻力。人们不愿意破坏传统，因为这已经是他们认知和控制世界的一种方式。” 《三国演义》这样描写张飞：身长八尺，豹头环眼，燕颔虎须，声若巨雷，势如奔马。 你觉得张飞跟姚明比谁更高？ 现代1m = 3尺， 姚明身高2.29 m ≈ 6.87尺 战国时期，一尺约22.12 cm，故而张飞的身高约为1.77 m 将单位统一后，姚明更高 思考 春秋战国时期，由于诸侯割据，政权分散，度量衡也无法保持一致。秦始皇统一全国（公元前221）后,为 适应生产和政治的需要，即推行“一法度衡石丈尺，车同轨，书同文字”的政策。颁发了统一度量衡诏书，制定了一 套严格的管理制度，这些措施有利于中央集权，保证了 度量衡的准确一致，为中国两千多年封建社会的度量衡 制奠定了基础。 度量衡的统一 长度 x = 10 m 质量 m = 5 kg 时间 t = 20 s 数值部分↑ ↑单位部分 物理量——具有明确的定义和物理意义，可以用不同的方法测量，测量的结果用数值和相应的单位来表示 物理量 物理量符号 如果位移的单位用米(m)，时间的单位用秒(s) 得出的速度单位就是米每秒(m/s) 如果速度的单位用米每秒(m/s)，时间的单位用秒(s) 得出的加速度的单位就是米每二次方秒(m/s2) 物理学的关系式在确定了物理量之间的关系时，也确定了物理量的单位之间的关系。 kg ； g ；mg 等 s ； min ； h； 天 ；月；年等 m ； dm； cm ； nm； um； km ；光年等 基本量 质量 时间 长度 物理量 单位 基本单位 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。 这些被选定的物理量叫作基本量，它们的单位叫基本单位； 速度： 加速度： F＝ma 合外力： m/s、 cm/s km/h、 dm/s m/s2 cm/s2 1N=1kg·m/s2 由基本量根据物理学的关系式推导出的单位叫作导出单位。 导出单位 1960年第11届国际计量大会制订了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制，叫作国际单位制，简称 SI 。 国际单位制 国际单位制很快就被世界上大多数国家采用，有力促进了各国间的贸易往来和科学技术交流。 物理量名称 物理量符号 单位名称 单位符号 长度 l 米 m 质量 m 千克 kg 时间 t 秒 s 电流 I 安［培］ A 热力学温度 T 开［尔文］ K 物质的量 N 摩［尔］ mol 发光强度 I 坎［德拉］ cd 国际单位制（international system of units） 基本单位 导出单位 国际单位制 用基本物理量的单位根据物理量之间的关系所推导出的其他物理量的单位叫导出单位。 基本物理量 力学 电学 热力学 化学 光学 公式 速度的单位是m/s m s N kg m/s2 所以1N=1kg·m/s2 导出量 “天宫二号”上的空间冷原子钟 随着科学技术的发展，测量的精度和范围不断发展。如图4–18所示为我国自行研制的世界上最先投入使用的空间冷原子钟。用它计时，2 000万年才误差1 s，它将目前人类在太空的 时间计量精度提高了1~2个数量级， 使我国天基冷原子传感器的研究走在 了世界的最前沿。手机芯片上近乎 1 cm2的面积内集成着数十亿个晶体管， 加工精度需以纳米计。 国际单位制，不仅方便国际的交流，也是科学研究中计算和运用的一种规范，更给我们的计算带来很大的方便。 在计算中，问题中的已知量的单位都用国际单位制的基本单位表示时，计算的结果也一定是用国际单位制的基本单位表示的。这样，在计算过程中就不必写出各量后面的单位，只要在数字计算式后面写出正确的单位就可以了。 国际单位制的价值 词缀 为了简单明了地表示数值特别大或者特别小的物理量，我们往往在常用的单位前加上特殊的前缀，例如，纳米（nm）就是在单位米（m）前加了前缀“纳”，表示10−9。 英文单词名称 中文词头名称 符号 因数 yocto 幺［科托］ y 10−24 zepto 仄［普托］ z 10−21 atto 阿［托］ a 10−18 femto 飞［母托］ f 10−15 pico 皮［可］ p 10−12 nano 纳［诺］ n 10−9 micro 微 μ 10−6 milli 毫 m 10−3 kilo 千 k 103 mega 兆 M 106 giga 吉［咖］ G 109 tera 太［拉］ T 1012 peta 拍［它］ P 1015 exa 艾［可萨］ E 1018 zetta 泽［它］ Z 1021 yotta 尧［它］ Y 1024 思考 有同学在研究变速直线运动时得到了这样的关系式： ，请根据单位制的知识判断该关系式是否合理。 m m/s s m/s2 s m = m/s × s + m/s2 × s = m + m/s 典型例题1 质量 m 为 7.5×104 kg的民航飞机，从静止起沿平直跑道匀加速至 80 m/s离地。当飞机的加速度 a 小于 4 m/s2，乘客不会感到不适，估算飞机在此加速阶段所受的最大合力和最短时间。 分析：由题意可知飞机起飞阶段的最大加速度为4 m/s2，根据牛顿第二定律可求得合力F的大小：已知飞机做匀加速运动的加速度 a和末速度 vt 的数值，根据匀加速直线运动速度和时间的关系，即可得到加速所用的时间 t。 解：以飞机为研究对象，根据已知条件及牛顿第二定律，飞机起飞阶段所受的最大合力 F = ma = 7.5×104 kg×4 m/s2 = 3×105 N 设飞机在此加速阶段的末速度为 v ，以最大加速度 a 加速耗时最短，设最短时间为 t ，由运动学公式 v = v0＋at 得飞机起飞阶段所需的最短时间 典型例题1 不难发现，当已知量的单位全部采用国际单位制单位时，计算结果的单位也必然是用国际单位制单位表示。因此，在统一已知量的单位后，就不必在计算时逐一写出每个物理量的单位，只要写出与所计算的物理量对应的国际单位制单位即可。由此，示例中的计算过程可简化为 F = ma＝ 7.5×104×4 N =3×105 N 质量 m 为 7.5×104 kg的民航飞机，从静止起沿平直跑道匀加速至 80 m/s离地。当飞机的加速度 a 小于 4 m/s2，乘客不会感到不适，估算飞机在此加速阶段所受的最大合力和最短时间。 分析：由题意可知飞机起飞阶段的最大加速度为4 m/s2，根据牛顿第二定律可求得合力F的大小：已知飞机做匀加速运动的加速度 a和末速度 vt 的数值，根据匀加速直线运动速度和时间的关系，即可得到加速所用的时间 t。 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． 1.简化计算过程的单位表达 代入数据前应统一单位制 物理公式既反映了各物理量间的数量关系，同时也确定了各物理量的单位关系。在解题中可用单位制来粗略判断结果是否正确，如单位制不对，结果一定错误。 2.检验结果的正误 国际单位制在物理计算中的应用 原子钟 秒的定义 铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631 770个周期的持续时间为1s。现在测量时间的最精准仪器是原子钟。 基本单位的定义 米的定义 米是光在真空中s时间间隔所经路径的长度。 以上米的定义是在1960年国际计量大会上批准的。与此同时，大会宣布废除1889年国际米原器为标准的米的定义。国际米原器是以铂铱合金制成的。 基本单位的定义 国际米原器 2018年11月16日，第26届国际计量大会决定，千克由普朗克常量h及米和秒定义。即1kg ＝ h/6.62607015×10-34m2·s-1。 该决定将于2019年5月20日起生效。此次标准实施后，SI单位中的7个基本单位将全部建立在不变的自然常数基础上，保证了SI单位的长期稳定性和通用性。 千克的定义 国际千克原器的质量为1kg。国际千克原器是1889年第一届国际计量大会批准制造的，它是一个用铂铱合金制成的圆柱体，高度和直径均为39mm。原型保存在巴黎国际计量局。 单位制 基本单位 导出单位 1、米(m) 2、千克（kg） 3、秒（S） 4、安培（A） 5、开尔文（K） 6、坎德拉（cd）7、摩尔（mol） 力学单位制中的三个基本单位 由基本单位推导出来的单位叫导出单位 基本量的单位 m/s、m/s2、 N、kg/m3 kgm/s、kgm2/s2 库、欧姆、电功率等等 焦/千克等 电学 热学 热学 光学 国际单位制 (简称SI单位制) 力学单位制 基本单位和导出单位 简化计算过程的单位表达 推导物理量的单位 判别比例系数的单位 验证计算结果 七个基本量 基本量的单位 力学的三个基本量 国际单位制 单位制的应用 谢谢观看 $