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

该高中物理导学案聚焦力学单位制，涵盖基本单位、导出单位及国际单位制的核心知识，通过物理量关系推导单位的逻辑脉络，搭建从概念理解到实际应用的学习支架，帮助学生系统掌握单位制的构建与规范使用。 资料亮点在于重难解读精准剖析常见误区，典例结合太空质量测量等实际情境，同步练习注重单位换算与公式验证，助力学生深化物理观念，提升科学思维与问题解决能力，适合课堂教学与自主学习。

第4节 力学单位制 学案 学习目标要求： 1. 知道基本单位、导出单位和单位制的概念。 2. 知道国际单位制及七个基本量和基本单位。 3. 掌握根据物理量关系式确定物理量单位的方法。 4.掌握运算过程中单位的规范使用方法。 基础知识： 知识点一 　基本单位 1．物理学的关系式确定了物理量之间的关系的同时，也确定了物理量的单位间的关系。 2．基本量：只要选定几个物理量的单位，就能利用这些物理量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。 3．基本单位：基本量的单位。 4．导出量和导出单位：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量叫导出量，推导出来的相应单位叫导出单位。 知识点二　国际单位制 1．单位制：基本单位和导出单位一起组成单位制。 2．国际单位制：1960年第11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。 3．国际单位制中的基本单位 以下是国际单位制中的七个基本物理量和相应的国际单位制中的基本单位。 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，(ν) 摩(尔) mol 发光强度 I，(IV) 坎(德拉) cd 4.在力学范围内，国际单位制中的基本量为：长度、质量、时间。相应的基本单位为：米、千克、秒。 重难解读： 一、单位制的理解 1．基本物理量与物理量：基本物理量属于物理量，基本物理量的特殊性在于：根据基本物理量能够推导出其他物理量。 2．物理量与单位：物理量的单位是用来衡量物理量的标准，物理量的描述要同时用数字和单位来描述，否则没有任何物理意义。 3．基本单位与导出单位：基本单位是导出单位的基础，在选定了基本单位之后，由基本单位以相乘、相除的形式构成的单位称为导出单位。 4．单位制的组成： 理解单位制的三个常见误区 (1)只用一个符号表示的单位不一定是基本单位。例如，牛顿(N)、焦耳(J)、瓦特(W)等都不是基本单位，而是导出单位。 (2)是国际单位的不一定是基本单位。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。 (3)物理量单位之间的关系可能通过相应的物理公式导出，但并不是所有物理量的单位都可以互相导出。 典例1:现有下列物理量或单位，按下面的要求填空。(填序号字母) 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)属于物理量的是________。 (2)在国际单位制中，作为基本单位的物理量的是________。 (3)在物理量的单位中不属于国际单位制中单位的是________。 (4)在国际单位制中属于基本单位的是__________________________________________， 属于导出单位的是________。 【解析】　(1)题中所有选项中，属于物理量的是：密度、加速度、质量、长度、时间，故此空填“A、D、E、H、I”。 (2)在国际单位制中，作为基本单位的物理量有：质量、长度、时间，故此空填“E、H、I”。 (3)题中所给的单位中，不属于国际单位制中单位的是厘米，故此空填“G”。 (4)在国际单位制中属于基本单位的是秒和千克，属于导出单位的是米/秒和牛顿，故应填“F、J”；“B、C”。 【答案】　(1)A、D、E、H、I　(2)E、H、I　(3)G　(4)F、J　B、C 二　单位制的应用 1．简化计算过程中的单位表达 解题过程中，在统一已知量的单位后，代入数据计算时就不必写出各个量的单位，只在式子末尾写出待求量的单位即可。 2．推导物理量的单位 物理公式在确定物理量的数量关系的同时，也确定了物理量的单位关系，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。 3．判断比例系数的单位 根据公式中物理量的单位关系，可判断公式中比例系数有无单位，如在国际单位制中：公式F＝kx中k的单位为N/m；Ff＝μFN中的μ无单位，F＝kma中的k无单位。 4．检验表达式的正误 (1)若某个表达式中各量的单位统一为国际单位，则计算结果的单位与待求量的国际单位一致时，则该表达式可能是正确的，注意对表达式中的“常数项”无法用单位制判断其正误。 (2)若计算结果的单位不对，则表达式一定错误。 单位制在计算中的应用技巧 (1)题目中的物理量必须统一到同一单位制中，一般选用国际单位。 (2)当各物理量采用国际单位，且运用物理公式进行计算时，公式中各物理量不必都写上单位，只需在最后的数值上写出正确的单位即可。 典例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＝＝ kg＝0.2 kg B．m＝＝＝20＝20 kg C．m＝＝＝20 kg D．m＝＝ kg＝20 kg 【解析】　在进行数量运算的同时，也要把单位代入运算，带单位运算时，每一个数据均要带上单位，且单位换算要准确，也可以把题中的已知量的单位都用国际单位表示，计算结果的单位就是国际单位，这样在统一已知量的单位后，就不必一一写出各个量的单位，只在数字后面写出正确单位即可，A、C错误；B解题过程正确，但不简洁；只有D项运算正确、简洁而又规范。【答案】　D 同步练习： 1．根据我们高中所学内容，下列单位属于国际基本单位的是(　　) A．长度 B．M C．nm D．cm 2．(多选)在研究匀变速直线运动的实验中，取计数时间间隔为0.1 s，测得相邻相等时间间隔的位移差的平均值Δx＝1.2 cm，若还测出小车的质量为500 g，则关于加速度、合外力大小及单位，既正确又符合一般运算要求的是(　　) A．a＝ m/s2＝120 m/s2 B．a＝ m/s2＝1.2 m/s2 C．F＝500×1.2 N＝600 N D．F＝0.5×1.2 N＝0.6 N 3．物理学中有些问题的结论不一定必须通过计算才能验证，有时只需要通过对单位的分析就可以判断。声音在某种气体中的速度表达式可以只用气体的压强p、气体的密度ρ和没有单位的比例常数k来表示。根据上述情况，判断声音在该气体中的速度表达式可能是(　　) A．v＝k B．v＝k C．v＝kρp D．v＝k 4.在失重的太空，地面的测重方式不再奏效。航天员想知道自己是胖了还是瘦了，需要一种专门的“质量测量仪”。如图所示“太空授课”的助教聂海胜将自己固定在支架一端，王亚平将连接运动机构的弹簧拉到指定位置。松手后，拉力使弹簧回到初始位置。这样，就测出了聂海胜的质量——74千克。 (1)你能简述这种特殊的“质量测量仪”的工作原理吗？ (2)如果测量时系统产生恒定外力的大小约为30 N。测出航天员运动的加速度约为0.4 m/s2。求该航天员的质量。 参考答案： 1.解析：选B　在国际单位制中，m是长度的单位，是国际单位制的基本单位，故选项B正确。 2.解析：选BD　在应用公式进行数量运算的同时，也要把单位代入运算。代入单位运算时，单位换算要准确。可以把题中已知量的单位都用国际单位表示，计算结果的单位就是用国际单位表示的。这样在统一已知量的单位后，就不必一一写出各个量的单位，只在数字后面写出正确单位即可。选项A中Δx＝1.2 cm，没换算成国际单位，C项中的小车质量m＝500 g，没换算成国际单位，所以均错误，故正确答案为B、D。 3.解析：选A　压强p可由公式p＝求得，所以p的单位为＝，密度ρ可由公式ρ＝求得，ρ的单位为，由于k没有单位，所以k的单位为m/s，k的单位为s/m，而kρp和k的单位都不是m/s，故声音在该气体中的速度表达式可能正确的只能是选项A。 4.解析：(1)“质量测量仪”的工作原理是利用牛顿第二定律F＝ma。如果知道F和a，就可算出m。弹簧产生恒定的力F，同时装置测出身体运动的加速度a，最后通过计算，就可以算出质量m。 (2)飞船在太空中处于完全失重状态(后面会讲到，此时不考虑重力)， 根据牛顿第二定律得：F＝ma 可得该航天员的质量为：m＝＝ kg＝75 kg。 答案：(1)见解析　(2)75 kg 学科网（北京）股份有限公司 $