4.4 力学单位制 课件 -2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

第四章 运动和力的关系 4.4 力学单位制 导入新课 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？ 基本单位 由位移和时间求速度时，所用的关系式为 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）。 已知速度的变化量和发生这个变化所用的时间，要求加速度时，所用的关系式为 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）。 由此可见，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。 在物理学中，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。 质量 kg; g; mg等 时间 s; min; h; 天；月；年等 长度 m ;dm;cm;nm;um;km；光年等 基本量 物理量 单位 基本单位 在上面的例子中，长度、时间就是基本量，它们相应的单位（米、秒）就是基本单位。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，例如速度、加速度的单位。 基本单位和导出单位一起就组成了一个单位制。 kg·m/s2 m/s2 ；dm/s2; km/min2等 m/s; km/h; dm/min等 力 加速度 速度 kg; g; mg等 质量 s; min; h; 天；月；年等 时间 m ;dm;cm;nm光年等 长度 物理量 单位 基本单位 导出单位 单 位 制 基本量 1.用同一单位制计算时，只在数字后面写出所求量在该单位制下的单位。 单位制的应用 物理公式：确定了物理量间的关系，确定了物理量的单位间的关系。 2.可用单位制记忆物理公式和检验物理公式、运算结果是否正确 国际单位制 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。 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。因此，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。 SI在解题中的应用 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。 国际单位制的基本单位 例题 光滑水平桌面上有一个静止的物体，质量是700g，在1.4 N的水平恒力作用下开始运动（如图）。那么，5 s末物体的速度是多少？ 5 s内它的位移是多少？ 分析 由于物体在竖直方向上所受的重力与桌面的支持力平衡，水平方向上的作用力为恒力，所以物体沿水平方向做初速度为0的匀加速直线运动。 由牛顿第二定律求出物体的加速度，再根据匀变速直线运动的速度与时间的关系式、位移与时间的关系式，就可以求出速度和位移。 在国际单位制中运用牛顿第二定律F＝ma时，质量的单位必须用千克（kg），所以需要对质量的单位进行换算。 解：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 v＝ at ＝ 2 m/s2×5s ＝ 10 m/s 根据匀变速直线运动的位移与时间关系式，有 5 s末物体的速度是10 m/s，方向与恒力的方向相同；5 s内它的位移是25 m，方向与运动方向相同。 我们看到，题中的已知量的单位都用国际单位制的基本单位表示时，计算的结果也是用国际单位制的基本单位表示的。既然如此，在统一已知量的单位后，计算过程中就不必写出各量后面的单位，只在数字计算式后面写出正确的单位就可以了。这样，上面的计算过程就可以写成 v＝ at ＝ 2×5m/s ＝ 10m/s 思考与讨论 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，这个公式肯定是错误的。她的根据是什么？ 圆锥的高度h和底面半径R 解：体积的单位是立方米m3 与体积的单位不符合 由于π没有单位 圆锥体积公式 拓展学习 基本单位的定义 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9 192 631 770 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。右图为某原子钟的照片。 原子钟 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1960年国际计量大会上批准的。与此同时，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。 千克的定义 国际千克原器的质量为1 kg。 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。原型保存在巴黎国际计量局。 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 1 kg= 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。 完成课后相关练习 谢谢观看 谢谢观看 $