4.4 力学单位制 导学案-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”核心内容，引导学生理解基本量、导出量、基本单位与导出单位的概念，掌握国际单位制及单位在运算中的规范应用与检验作用。以NASA火星探测器因单位失误坠毁案例导入，关联物理量单位的前期知识，搭建情境化学习支架，凸显单位统一的必要性。 资料特色鲜明，通过案例渗透科学态度与责任，以物理量分类活动、单位换算比较及结果检验训练强化科学思维（科学推理、论证），结合受力运动等实际问题巩固物理观念（运动和相互作用）。习题设计注重规范与实用，助力学生理解单位制意义，提升解决实际问题的能力，适合课堂教学与自主学习使用。

4.4 力学单位制 导学案-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册 学号： 班级： 姓名： 学习目标： 1. 知道基本量、导出量、基本单位和导出单位的概念． 2. 了解国际单位制中的七个基本量，并掌握力学中三个基本量及其单位． 3. 会规范书写物理运算过程中的单位，并知道单位的检验作用． 活动方案： 一次因单位失误而导致的事故：美国国家航空航天局（NASA）在20世纪末曾发射过一个火星探测器，但由于它飞得离火星太近，结果因温度过高而起火，并脱离轨道坠入火星大气层．航空航天局调查事故原因时发现：原来探测器制造商洛克希德·马丁公司计算加速度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国际单位制单位算出来的，并把这些数据直接输入电脑．就是因为在单位制上的失误，结果犯了一个“极端愚蠢的错误”，导致价值1.25亿美元的火星探测器毁于一旦． 国际单位制是1960年由第11届国际计量大会（CGPM）制订的一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制，简称SI.2018年11月16日，第26届国际计量大会通过了关于“修订国际单位制（SI）”的决议．根据决议，国际单位制基本单位中的4个——千克、安培、开尔文、摩尔分别改由普朗克常量、基本电荷常量、玻尔兹曼常量、阿伏加德罗常量定义．尽管这些单位的大小不会发生变化——1千克还将是原来的1千克，但修订后的4个单位将与秒、米和坎德拉一起，共同提高国际单位制的整体稳定性和实用性．该决议已于2019年国际计量日，即5月20日正式生效． 我们在学习和生活中会接触到下列一些物理量和单位： A. 功；　　　　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；　 K. 千米/小时；　 L. 米； M. 焦耳；　 N. 安培；　 O. 光年；　 P. 电流； Q. 吨；　 R. 密度；　 S. 摩尔；　 T. 热力学温度． 阅读教材，将上述的物理量或单位进行分类，并将对应的字母代号填入下面对应的方框中． 在解决实际物理问题时我们必须统一单位，只有在相同的单位制下才能进行正确的运算．统一单位后，为了表示简洁，不必在每个物理量后面都写上单位，只要在最后写出正确的单位就可以．物理量之间的关系是否正确，我们常可以用单位代入来验算． 1. 如图所示，某运动员的最快速度可以达到10 m/s，某人骑助力车的速度为35 km/h. （1）仅凭所给两个速度的数值，能否判断运动员的速度与助力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？ 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．下列四种不同的求法，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＝＝ kg＝20 kg　 D. m＝＝＝20 kg 3. 在解一道由字母表达结果的计算题时，一个同学解得位移x＝（t1＋t2），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 4. 如图所示，质量为1 kg的物体静止在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.5，物体受到大小为20 N、与水平方向成37°角斜向下的推力F作用时，沿水平方向做匀加速直线运动．g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8. 求： （1）物体加速度的大小； （2）第2 s内物体的位移大小． 检测反馈： 1. 高三某同学对自己本学期在学校体检后的一些数据在单位上做了一些转化，其中部分数据在下列选项中给出，在他给出的数据中，单位不属于国际单位制的是（　　） A. 体重G＝637 N　 B. 质量m＝65 kg C. 身高H＝178 cm　 D. 心跳100次时间t＝80 s 2. 关于单位制，下列说法正确的是（　　） A. 力的单位“牛顿”属于基本单位 B. 位移的单位“米”是基本单位，但“千米”不是基本单位 C. 力学中规定长度、质量、时间为基本量，它们的单位“米”“千克”和“秒”为基本单位 D. 如果采用不同的物理量作为基本量，导出的单位随之不同．但采用相同的基本量，采用的基本单位不同，导出的单位是相同的 3. 质量m＝200 g的物体以加速度a＝20 cm/s2做匀加速直线运动，则关于它受到的合外力的大小及单位，下列运算既简洁又符合一般运算要求的是（　　） A. F＝200×20＝4 000 N　 B. F＝0.2×0.2 N＝0.04 N C. F＝0.2×0.2＝0.04 N　 D. F＝0.2 kg×0.2 m/s2＝0.04 N 4. 物理公式在确定物理量间的数量关系的同时，也确定了物理量间的单位关系．下面给出的式子中，l是长度，v是速度，m是质量，g是重力加速度，这些量都用国际单位制单位．试判断下列式子的单位，并指出这些单位所对应的物理量的名称． （1），单位：　　　　，物理量名称：　　　　． （2），单位：　　　　，物理量名称：　　　　． （3）m，单位：　　　　，物理量名称：　　　　． 5. 跳伞运动员在下落过程中（如图所示），假定伞所受空气阻力的大小跟下落速度的平方成正比，即F＝kv2，比例系数k＝20 N·s2/m2，跳伞运动员与伞的总质量为72 kg，起跳高度足够高，则： （1）跳伞运动员在空气中做什么运动？收尾速度（最终匀速运动时的速度）是多大？ （2）当速度达到4 m/s时，下落加速度是多大？（g取10 m/s2） 活动方案： 活动一： 基本量：EHIPT　国际单位：FJLNS 常用单位：GOQ 导出量：ADR　国际单位：BCM 常用单位：K 活动二： 1. （1）单位不统一，不能仅凭数值大小判断大小． （2）换算成同一单位制下的单位，能判断大小，10 m/s＝36 km/h＞35 km/h，所以运动员的速度较大． 2. C　在应用公式进行数量运算的同时，也要把单位带进运算．带单位运算时，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．A中a＝10 cm/s2没有变成国际单位，B中解题过程正确，但不简洁，D中数据后面没有单位，只有C运算正确且简洁而又规范．故选C. 3. B　可以将右边的力F、时间t和质量m的单位代入公式看得到的单位是否和位移x的单位一致；还可以根据F＝ma，a＝，v＝，将公式的物理量全部换算成基本量的单位，就容易判断了．在x＝（t1＋t2）式中，左边单位是长度单位，而右边的单位推知是速度单位，所以结果一定是错误的，单位制选的不同，不会影响结果的准确性，故A、C、D错误，B正确． 4. （1）取物体为研究对象，受力分析如图所示，建立直角坐标系． 在水平方向上F cos 37°－Ff＝ma， 在竖直方向上FN＝mg＋F sin 37°， 又因为Ff＝μFN， 联立解得a＝5 m/s2. （2）第2 s内物体的位移x＝at－at， 解得x＝7.5 m. 检测反馈： 1. C　N是国际单位制中的导出单位，不符合题意，故A错误；kg是国际单位制中的基本单位，不符合题意，故B错误； cm是常用单位，不属于国际单位制中的单位，符合题意，故C正确；s是时间单位，是国际单位制中的基本单位，不符合题意，故D错误． 2. C　力的单位“牛顿”属于导出单位，A错误；位移是基本量，对应的单位都是基本单位，B错误；力学中规定长度、质量、时间为基本量，基本量的单位都是基本单位，它们的单位中“米”“千克”和“秒”为国际基本单位，故C正确；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，导出的单位随之不同，D错误． 3. B　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，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的单位即可， B正确． 4. （1）s　时间　（2）m/s2　加速度　（3）N　力 解析：（1）的相应单位是 ＝s，是时间的单位． （2） 的相应单位是 ＝m/s2，是加速度的单位． （3） 的相应单位是 ＝kg·m/s2＝N，是力的单位． 5. （1）以伞和运动员作为研究对象，开始时速度较小，空气阻力F小于重力G，v增大，F随之增大，合力F合减小，跳伞运动员做加速度a逐渐减小的加速运动；当v足够大，使F＝G时，F合＝0，a＝0，运动员开始做匀速运动，此时的速度为收尾速度，设其大小为vmax. 由F＝kv＝G，得vmax＝＝＝6 m/s. （2）当v＝4 m/s＜vmax时，合力F合＝mg－F，F＝kv2， 由牛顿第二定律F合＝ma解得此时下落的加速度大小 a＝g－＝10 m/s2－ m/s2≈5.6 m/s2. 学科网（北京）股份有限公司 $