4.4 力学单位制 课件 -2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理课件聚焦“力学单位制”核心知识点，通过“量课桌”“张飞与姚明身高比较”等生活与历史案例，结合火星探测器事故等现实问题，引导学生认识单位统一的必要性，进而学习国际单位制的基本单位、导出单位及应用，构建“问题—需求—理论—应用”的学习支架。 其亮点是以情境化案例驱动教学，如火星探测器事故培养科学态度与责任，牛顿单位推导过程发展科学思维，表格分类与典例解析深化物理观念。丰富素材提升学生兴趣，结构化设计助教师高效教学，促进学生从生活走向物理，提升解决实际问题的能力。

第四章 运动和力的关系 人教版（2019）必修 第一册 4. 力学单位制 做一做：量一量 拃的大小不样，测量标准不一样，测量结果也就不一样，由此可见， 选择不同的标准对我们的实际生活也有一定的影响。 “同样的课桌，为什么测是结果不一样?” “我们一起量一下课桌有几拃吧” 用手测量一下课桌的长度有几拃? 案例二：张飞和姚明身高之谜 身长八尺，豹头环眼 矮子！ 东方巨人，身长七尺半 VS ? 姚明和张飞谁更高？ 三国时期：1尺≈0.242m 8尺≈1.936m 1英尺≈0.305m 7.5英尺≈2.29m 我国亦有“伸掌为尺”的说法。三国时期王肃编的《孔子家语》一书中记载有：“布指知寸，布手知尺，舒肘知寻。”两臂伸开长八尺，就是一寻；从秦朝至清末的2000多年间，我国的“尺”竟由1尺相当于0.2309m到0.3558m的变化，其差距相当悬殊。 课堂导入——背景材料（中国） 背景材料（欧洲） 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掌尺相当于7.62cm；在荷兰，1掌尺相当于10cm；英尺是8世纪英王的脚长，1英尺等于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英寸等于2.54cm。这位君王又别出心裁，想出了“码”这样一个单位。他把从自己的鼻尖到伸开手臂中指末端的距离——91cm，定为1码。 一次因单位失误而导致的事故 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，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。 需要制定国际上统一的标准 课堂导入——背景材料（美国） 1999年9月23日：1998年12月美国发射的火星气候探测器与地面失去联系。 火星大气层的最小安全距离：大约 85km～100km， 探测器预定高度：140km～150km。 探测器实际高度：探测器距火星表面最近仅57km。 最终,探测器在火星大气中被烧毁。 猜猜看，事故的原因是什么？ 飞船每天两次启动小推进器，来调整航向。导航员认为启动小推进器的力是以公制的“牛顿”为单位，不料操作手册却是以英制的“磅”为单位，结果导致太空船的航向出现偏差。 关于刚才介绍的案例，谈谈你的感想~ 1.正确使用“单位”对于科学研究至关重要！ 2.统一“单位”才能方便运算和研究！ 衡 度 量 长度 体积 重量 历史中的单位统一 秦始皇统一六国--统一度量衡 。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。 国际单位制的应用 ①简化计算过程； ②检验物理量关系的正误； ③判断比例系数单位； ④比较物理量大小； 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？ 课堂导入——思考与讨论 “单位制”是啥子？ 单位：m 单位：s 单位：m/s 基本单位 基本量 导出量 导出单位 单位制 总结一下： 基本单位 基本量 导出量 导出单位 单位制 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,它们相应的单位叫作基本单位。 由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量叫作导出量，推导出来的相应单位叫作导出单位。 基本单位和导出单位一起就组成了一个单位制 牛刀小试：将以下概念分类 基本单位 基本量 导出量 导出单位 长度 m 时间 s 面积 m2 m3 体积 质量 kg 密度 Kg/m3 力 N 速度 加速度 m/s2 m/s 只要少量基本单位， 就能导出大量导出单位！ 如何导出力学单位：牛顿？ 基本单位 基本量 导出量 导出单位 长度 m 时间 s 质量 kg 力 N ？ 由：F=ma 得：1N=1kg·m/s2 所以 g=9.8m/s2 和 g=9.8N/kg 是同一个单位的不同表达形式 基本单位 基本量 导出量 导出单位 长度 m 时间 s 面积 m2 m3 体积 质量 kg 密度 Kg/m3 力 N 速度 加速度 m/s2 m/s 只要少量基本单位， 就能导出大量导出单位！ 是否可以通过少数几个基本单位，制订一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制？ 大胆的想法 如果采用不同的物理量作为基本量，或者虽然采用相同的基本量，但采用的基本单位不同，导出单位自然随之不同，从而产生不同的单位制。不同的地区使用不同的单位制，不方便交流。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。 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。 探究新知——国际单位制 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（公斤） kg 时间 t 秒 s 电流 I 安[培] A 热力学温度 T 开[尔文] K 发光强度 I，(Iv) 坎[德拉] cd 物质的量 n，(ν) 摩[尔] mol 探究新知——七个基本物理量和相应的基本单位 、 cm/s2 …… 基本物理量的单位就是基本单位 基本单位 导出单位 N 、g 、mg …… 、min、hour … m kg s 、 km/h …… 、g/cm3 …… m/s m/s2 kg/m3 长度： 质量： 时间： 速度： 加速度 力： 密度： kg·m/s2 、km 、cm…… 物理量 单 位 制 探究新知 【例题】 一个静止在光滑水平面上的物体，质量是7kg，在14N的恒力作用下，5s末的速度是多大？ 5s内通过的路程是多大？ F 探究新知——典例解析 【解析】以静止的物体为研究对象。物体的质量m＝700 g＝0.7 kg。 根据牛顿第二定律，有 初速度v0＝0，根据匀加速直线运动的速度与时间关系式，有 根据匀变速直线运动的位移与时间关系式，有 探究新知——典例解析 【解析】当统一为国际单位时 根据牛顿第二定律，有 初速度v0＝0，根据匀加速直线运动的速度与时间关系式，有 根据匀变速直线运动的位移与时间关系式，有 探究新知——典例解析 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，这个公式是错误的。她的根据是什么？ R h 探究新知——思考与讨论 (1)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1 s。现在测量时间的最精准仪器是原子钟。 探究新知——基本单位的定义 (2)米的定义： 光在真空中 时间间隔所经路径的长度。 探究新知——基本单位的定义 (3)千克的定义： 国际千克原器的质量为1千克 。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39 mm。2018年，第26届计量大会决定，千克由普朗克常量h及米和秒定义， 1 kg ＝ h/6.62607015×10-34m2 ·s-1 探究新知——基本单位的定义 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 英文单词名称 中文词头名称 符号 因数 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 29 力学单位制 基本单位 国际单位制 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。 定义 七个 被选定为基本量的单位叫基本单位 米、千克、秒、安、摩尔、开尔文、坎德拉 导出单位 由基本量根据物理关系导出的其他物理量的单位叫导出单位 课堂小结 1．下列物理量是矢量且其单位是基本单位的是（　　） A．温度 B．力 C．电流 D．位移 课堂练习 D 2．测量“国际单位制中的三个力学基本物理量”，可以用下列哪一组仪器（    ） A．刻度尺、弹簧秤、秒表 B．刻度尺、天平、秒表 C．体重计、量筒、打点计时器 D．刻度尺、测力计、打点计时器 课堂练习 B 3．关于国际单位制，下列说法正确的是（　　） A．在国际单位制中，力是基本物理量 B．单位“m/s”是国际单位制中的基本单位 C．单位“kg”是国际单位制中的导出单位 D．物理学中有的物理量没有单位 课堂练习 D 4．关于国际单位制，下列说法正确的是（　　） A．国际单位制中的基本单位可以随意选定 B．加速度的单位是由长度单位（m）、时间单位（s）和加速度的定义式推导出来的，所以加速度的单位是导出单位 C．牛顿（N）是国际单位制中的基本单位， D．国际单位制中力学的三个基本物理量是长度、质量和力 课堂练习 B 5．选定了长度的单位m、质量的单位kg、时间的单位s之后，就足以导出力学中其他所有物理量的单位，但必须依据相关的公式，现有一个物理量，其中v是速度，r是长度，据此推导A是什么物理量（　　） A．速度 B．加速度 C．力 D．质量 课堂练习 B 布置作业 1.认真阅读课本本节内容，并完成课后“练习与应用”； 2.完成分层作业。 $