4.3 力学单位制 课件-2026-2027学年高一上学期物理沪科版必修第一册

第三节 力学单位制 1 重力公式 G＝mg 问题引入 为什么同一个物理量g，会对应两种单位？它们在本质上有何关联？单位的使用究竟遵循怎样的规则？ 教材P48：“g就是前面学过的 重力加速度” g的单位常用N/kg （g单位m/s2） 2 同学们，我们先来回忆一下学过哪些常见的物理量？ 时间、质量、位移、力、速度、加速度、能量、功率、电压、电流、电阻、温度…… 3 力学物理量及其单位 同学们思考一下，这些物理量之间有哪些关系呢？ 4 物理量间的关系 v= F=ma ρ a 物理学关系式确定了物理量间关系。 5 物理量单位间的关系 物理学关系式在确定了物理量间关系时，也确定了物理量的单位之间的关系。 v= kg m/s2 N m s m/s 1N=1kg·m/s2 6 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。在力学中，同学们会选哪几个物理量的单位呢？ 通过长度、时间、质量的三个单位能推导出其他物理量的单位 7 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。在力学中，同学们会选哪几个物理量的单位呢？ 物理量（符号） 长度（l） 质量（m） 时间（t） 单位（符号） 米（m） 千克（kg） 秒（s） 描述对象 空间概念 物体属性 时间概念 8 基本量 基本单位 导出量 导出单位 单位制 单位制的构成 9 两种不同的单位制 10 这名正在投篮的运动员的身高数据为7英尺1英寸，同学们知道他的身高是多少米吗？ 英制单位（英里、呎、码、盎司、磅……） 英制单位和公制单位的换算关系： 1 英寸 (inch) = 2.54 cm、1 英尺 (ft) = 12 英寸 解：先将运动员的身高折算成共多少英寸 7ft 1 in = （7×12 + 1 ）in= 85 in 他的身高h=85 in×2.54 cm/in=215.9cm 约2.16m 那么单位制的不同会造成哪些影响呢？ 11 那么单位制的不同会造成哪些影响呢？ 这名篮球运动员在中国古代算是几尺男儿呢？ 一尺有多长？ 战国-西汉：23.1cm 东汉-三国：23.4~24.2cm ； 隋唐：29.5~30.7cm 宋元：31.4cm ； 明清： 32 cm 近现代：33.3cm 市制单位（丈、寸、里、斤、两、钱、石、倾、亩…） 解：以秦尺为例，216/23.1≈9.3，九尺男儿 以唐尺为例，216/30.7≈7.03，七尺男儿 换算麻烦，造成文化交流的不便 12 那么单位制的不同会造成哪些影响呢？ 阅读材料：（教材P91） 美国航天局曾发射过一枚探测火星气象的卫星，该卫星并没有进入预定轨道，而是进入火星大气层，并最终坠毁。经调查，事故原因是设计方与制造方使用的数据单位不一致。航天公司设计时的数据使用了英制单位；而工程师们没有换算直接输入了计算机，导致卫星的航向出现偏差。 阻碍了技术交流和贸易往来 13 单位制的统一：“国家单位制” 度:计量长度的器具 量:计量体积的器具 衡:计量质量的器具 全国统一 法律强制 技术可溯 14 单位制的统一：“国际单位制”（简称SI） 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——国际单位制，简称SI。 15 力学的国际单位制 国际单位制中，对于力学中的三个基本量长度、时间、质量的单位定义是：米（m）、秒（s）、千克（kg）。基本单位与其相应的导出单位一起构成了力学国际单位制。 力学的国际单位制 16 国际单位制中的7个基本单位 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） 摩(尔) mol 发光强度（I） 坎(德拉) cd 力学 电学 热学 光学 由这7个基本单位能导出其他各个物理量的单位。 17 试一试：用基本单位之间的关系来表示导出单位焦耳（J）、库仑（C） 解：因为W=Fx 所以1J=1N×1m=1kg·m/s2×1m=1kg·m2·s-2 因为q=It 所以1C=1A·s g=9.8N/kg= =9.8m/s2 解：因为F=ma 所以1N=1kg·m/s2 想一想：g的单位为什么可以是N/kg 也可以是m/s2 18 基本单位“米”定义的发展史 单位制的演变历史也是科技发展的缩影。 19 基本单位“秒”、“千克”定义的发展史 “天宫二号”上的空间冷原子钟 国际千克原器 20 国际单位制的前缀 截至2024年，我国高铁运营里程已突破 4.5×10⁵ km（45 万公里），占全球 2/3 以上 中芯国际研发的5nm级N+3工艺，每平方毫米芯片集成12.5亿个晶体管 “纳”代表 10⁻⁹ 1 纳米（nm）是十亿分之一米 “千”代表 103 21 国际单位制的前缀 用更简洁的方法表示数值 特别大或者特别小的物理量 22 示例1：光滑水平面上一个静止的物体，质量是700g，在1.4N的恒力作用下，5s末的速度是多大？5s内的位移是多大？ 23 解：以静止的物体为研究对象。物体的质量m=700g=0.7kg 当已知量的单位全部采用国际单位制时，计算结果的单位也必然是用国际单位制单位表示。因此，在统一已知量的单位后，就不必在计算时逐一写出每个物理量的单位，只要写出与计算的物理量对应的国际单位制单位即可。 x=at2= ×2m/s2×(5s)2=25m vt=at=2m/s2×5s=10m/s vt=at=2×5m/s=10m/s x=at2= ×2×25m=25m 24 示例2：有同学在研究变速直线运动时，得到了这样的关系式x=vt+at,请根据单位制的知识判断关系式是否合理 解：等式右边的单位为m+·s=m+ 与等式左边的单位m不一致，所以该表达式不正确。 注意：不同的物理量不能相加！ 25 课堂小结 1.国际单位制（SI）是一个以米、千克、秒等为基本单位的科学、严谨的单位体系 2.从“实物”到“常数”的认知飞跃 3.国际计量大会的科学共识 4.理解科学精神：精确、开放、统一 26 一、查阅资料，了解秒和千克的定义和发展史； 二、完成本节课视频课配套的课后作业。 课后作业 27 $