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

该高中物理教学设计聚焦《4.4 力学单位制》，核心知识点为基本量与基本单位、导出量与导出单位及国际单位制应用。通过古今单位对比（姚明与关羽身高）和NASA探测器失事案例导入，构建“单位混乱—统一必要性—单位体系”的学习支架，衔接前后认知。 特色在于情境导入贴近生活与工程实际，激发兴趣并渗透科学态度与责任。采用小组讨论推导导出单位、板演规范解题等互动形式，落实科学思维与科学探究，如量纲分析判断公式正误。助力学生养成严谨规范的学习习惯，帮助教师高效落实核心素养目标。

《4.4 力学单位制》教学设计 一、基本信息 项目 内容 学科 物理 教材版本 人教版高中物理必修第一册 课题 4.4 力学单位制 课时 1 课时 授课对象 高一学生 二、学科素养目标 1. 物理观念：理解基本量、基本单位、导出量、导出单位的概念，掌握力学范围内国际单位制（SI）的三个基本单位，建立单位统一的物理观念，认识单位体系是物理规律表达的基础。 1. 科学思维：能利用单位制、量纲分析法判断物理表达式的合理性，学会借助单位检验计算结果正误，培养逻辑推理与科学论证的思维能力。 1. 科学探究：结合历史案例、生活实例探究单位统一的必要性，经历 “混乱单位 — 统一标准 — 单位应用” 的认知过程，提升分析与归纳能力。 1. 科学态度与责任：通过探测器失事、古代度量衡等案例，体会统一单位在科学研究、工程技术、社会生活中的重要价值，养成严谨规范、精益求精的科学态度，树立遵守科学规范的责任意识。 三、教学重难点 1. 教学重点：力学中国际单位制的三个基本单位；基本单位与导出单位的区分；单位制在物理计算中的应用。 1. 教学难点：利用量纲（单位）分析判断物理公式的正误；理解统一单位制的深层意义并规范运用于解题。 四、教学准备 多媒体课件、练习题学案、直尺、天平、秒表等实物教具。 五、教学过程 （一）情境导入，激趣设疑（5 分钟） 教学内容 展示素材：姚明身高（英制单位换算）与三国关羽 “九尺” 身高对比。提出问题，引出本节课主题 —— 力学单位制。 师生互动 师：同学们，大家看两个有趣的对比：姚明身高 7 英尺 6 英寸；三国关羽身长九尺。大家能直接凭 “尺”“英尺” 判断两人身高吗？ 生：不能，因为古时候的尺和现在的英尺长度不一样。 师：说得很好。不同时代、不同地区单位不统一，就无法正常比较。1英尺≈0.3048米。姚明身高7英尺6英寸，换算后约为2.29米，是现代篮球场上的“巨人”。三国时期一尺约24.2厘米，关羽“身长九尺”换算后约2.18米。答案是姚明！这个对比直观展现了：没有统一的单位，跨时空、跨地域的比较就无从谈起，统一度量衡是科学交流的基础。 再来看一个代价惨重的案例：1999 年 NASA 探测器意外失联，损失 1.25 亿美元，事故原因仅仅是单位不统一。结合这两个例子，大家思考：统一测量单位有什么意义？ 生 1：方便比较物体大小、长度。 生 2：科学实验、工程计算必须统一单位，不然会出严重错误。 师：总结大家的观点：单位是物理测量的语言，没有统一单位，交流、计算、科研都会陷入混乱。今天我们就系统学习力学单位制，掌握物理学科通用的计量标准。 板书课题：4.4 力学单位制 （二）新知探究一：基本量与基本单位（10 分钟） 教学内容 1. 讲解概念：物理学中选定的基础物理量为基本量，基本量对应的标准单位为基本单位。 1. 明确力学三大基本量：长度、质量、时间；对应国际单位制基本单位：米（m）、千克（kg）、秒（s）。 师生互动 师：在力学研究中，所有运动、受力问题，最终都可以拆解为三个最基础的物理量，大家结合初中知识说一说，是哪三个？ 生：长度、质量、时间。 师：非常准确。这三个物理量就是力学基本量。为了测量它们，我们规定了全球通用的标准单位，也就是基本单位。国际单位制中，长度、质量、时间的基本单位分别是什么？符号是什么？ 生：米（m）、千克（kg）、秒（s）。 师：总结：基本单位是整个单位体系的基石，高精度、通用化的基本单位，是现代物理学发展的保障。 （三）新知探究二：导出量与导出单位（8 分钟） 教学内容 1. 概念讲解：由基本量根据物理公式推导得出的物理量为导出量，导出量对应的单位为导出单位。 1. 举例分析：速度、加速度、力的推导过程与单位，重点讲解力的单位牛顿（N）：F=ma，1N=1kg∙m/s2。 1. 归纳：单位制 = 基本单位 + 导出单位，介绍国际单位制（SI）的地位。 师生互动 师：我们已经知道了三个基本量和基本单位，那速度、加速度这些物理量，是人为规定的基础量吗？ 生：不是，是用长度和时间算出来的。 师：这类由基本量推导而来的物理量，叫做导出量，它们的单位就是导出单位。我们以速度为例，公式，哪位同学推导一下速度的单位？ 生：长度单位是 m，时间单位是 s，所以速度单位是 m/s。 师：很好。再看加速度，大家试着推导加速度单位？ 生：m/s²。 师：力学中最重要的物理量 —— 力，公式F=ma，结合质量和加速度单位，推算力的单位？ 生：kg·m/s²。 师：物理学中把这个组合单位命名为牛顿（N），纪念物理学家牛顿。像牛顿这样有专门名称的导出单位还有很多。现在大家区分一下：米、千克、秒、米每秒、牛顿，哪些是基本单位，哪些是导出单位？ 生：米、千克、秒是基本单位；米每秒、牛顿是导出单位。 师：把基本单位和所有导出单位整合在一起，就构成了单位制。目前全球科学界统一使用国际单位制（SI），高中物理计算若无特殊说明，都使用国际单位制。 （四）新知探究三：单位制的应用（12 分钟） 教学内容 1. 两大应用：①量纲检验：通过单位判断物理表达式、计算结果是否正确；②简化计算：统一单位后，计算过程可省略单位，仅在结果标注单位。 1. 例题精讲 + 随堂练习：选择题辨析基本单位、利用单位推导比例系数单位、规范力学计算题解题步骤。 师生互动 环节 1：单位检验应用 师：单位不仅仅是标注，还能帮我们判断对错。 （学生小组讨论 2 分钟，教师巡视指导） 这就是量纲分析法，只要表达式两侧单位不一致，公式一定错误。 环节 2：简化计算应用 【例3】光滑水平桌面上有一个静止的物体，质量是700g，在1.4N的水平恒力作用下开始运动。那么，5s末物体的速度是多少？ 5s内它的位移是多少？ 师：现在请一位同学上台板演解题过程，其余同学在学案上书写。 （学生板演，教师点评） 师：点评板演：统一单位后，计算过程可以只写数字，最后再加单位，这就是单位制简化计算的作用。同时提醒：解题第一步统一单位，是物理计算题的基本规范。 环节 3：随堂练习 1．直接测量“国际单位制规定的三个力学基本物理量”，应选择下列哪一组仪器（　　） A．米尺、弹簧秤、秒表 B．米尺、测力计、打点计时器 C．量筒、天平、秒表 D．米尺、天平、秒表 答案：D 2．雨滴在空气中下落，当速度比较大的时候，它受到的空气阻力与其速度的二次方成正比，与其横截面积成正比，即Ff＝kSv2，则比例系数k的单位是 (　　) A．kg/m4 B．kg/m3 C．kg/m2 D．kg/m 答案：B （五）课堂小结与拓展（7 分钟） 教学内容 师生互动 师：本节课内容接近尾声，大家一起梳理本节课知识点，我提问，大家集体回答。力学三个基本量？ 生：长度、质量、时间。 师：力学三个国际基本单位？ 生：米、千克、秒。 师：导出单位由什么推导而来？ 生：由基本单位结合物理公式推导。 师：单位制有哪两个重要作用？ 生：检验结果正误、简化计算。 师：补充拓展：国际单位制一共有 7 个基本单位，力学占 3 个，其余分别对应热学、电学、光学等领域，是整个物理学的通用语言。结合本节课 NASA 事故案例，大家谈谈学习本节课的感悟。 生 1：做题一定要统一单位，不然结果会错。 生 2：做科学研究必须严谨，细节决定成败。 师：总结：小小的单位，蕴含着严谨的科学精神。希望大家今后做题、实验都恪守单位规范，养成严谨的物理学习习惯。 布置作业：完成课后习题，整理本节课错题；预习下一节内容。 （六）板书设计 4.4 力学单位制 1. 基本量：长度、质量、时间 基本单位：m、kg、s（SI 力学基本单位） 导出量 / 导出单位：由公式推导 例：v、a、F 1. 单位制：基本单位 + 导出单位 → 国际单位制（SI） 1. 应用：①量纲检验 ②简化计算（先统一单位） 六、教学反思 （一）亮点总结 1. 情境选材贴合课堂，激发学习兴趣 本节课选用古今度量对比、NASA 探测器失事两个案例导入，从生活趣味案例过渡到重大工程事故，层层递进让学生直观感受到 “单位统一” 的必要性，打破了纯概念课的枯燥感。课堂初期学生参与度高，主动思考问题，顺利建立学习动机，也自然渗透了科学态度与责任的素养目标。 1. 师生互动形式多样，落实核心素养 课堂融合集体问答、小组讨论、上台板演、分组推导等多种互动形式，不再是教师单向讲授。量纲分析环节组织小组合作推导单位，锻炼学生科学思维；计算题板演环节规范解题步骤，强化学生的解题规范意识。整节课以学生为主体，引导学生自主推导、归纳、总结，有效落实物理学科四大核心素养。 （二）存在问题 在利用公式推导导出单位、量纲分析的环节，少数基础薄弱的学生无法灵活结合物理公式进行单位换算，面对变形公式时思路卡顿。课堂小组讨论时间有限，无法做到一对一辅导，这部分学生的问题未能完全解决。 （三）改进措施 提前布置预习任务，让学生提前区分 “物理量” 和 “单位” 两个名词，降低课堂概念学习难度，提升课堂互动效率。 1 学科网（北京）股份有限公司 $