4.4 力学单位制（教学课件）物理人教版必修第一册

第四章 运动和力的关系 4. 力学单位制 人教版·高一必修第一册 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 了解基本单位、导出单位，认识单位制，明晰物理公式与单位的联系。 02 科学思维 区分基本量与导出量，利用单位检验表达式正误，规范物理运算。 03 科学探究 体会单位统一的必要性，结合运算感受单位制在定量研究中的作用。 04 科学态度与责任 养成规范书写物理单位的习惯，认识统一单位在交流中的意义。 教学重难点 教学难点 教学重点 1. 理解物理公式和单位之间的内在联系 2. 运用单位制检验物理表达式是否合理 1. 理解物理公式和单位之间的内在联系 2. 运用单位制检验物理表达式是否合理 某人健身跑步的速度可以达到5m/s，某人骑自行车的速度为19km/h。 (1)仅凭所给两个速度的数值能否判断健身跑步的速度与骑自行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？ 课堂引入——思考与讨论 知识点1 基本单位 探索新知——思考与讨论 根据我们对必修一内容的学习，请回答如下问题： (1)速度的单位是什么？我们是怎样确定的？ (2)加速度的单位是什么？我们是怎样确定的？ (3)我们说1N=kg·m/s2，我们是根据什么定义了力的单位“牛顿”？ 探索新知 1.物理关系式的功能：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。 2.基本量与基本单位：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，相应的单位叫作基本单位。 3.导出量与导出单位：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量叫作导出量，推导出来的相应单位叫作导出单位。 4.单位制：基本单位和导出单位一起组成了单位制。 、 cm/s2 …… 基本物理量的单位就是基本单位 基本单位 导出单位 N 、g 、mg …… 、min、hour … m kg s 、 km/h …… 、g/cm3 …… m/s m/s2 kg/m3 长度： 质量： 时间： 速度： 加速度 力： 密度： kg·m/s2 、km 、cm…… 物理量 单 位 制 探索新知 【例1】下列关于单位制及其应用的说法不正确的是（　　） A．基本单位和导出单位一起组成了单位制 B．克、米、秒都是基本单位 C．在物理计算中，如果所有已知量都用同一单位制中的单位表示，只要正确应用公式，其结果的单位就一定是用这个单位制中的单位来表示的 D．一般来说，物理公式主要确定各物理量间的数量关系，也确定了单位关系，如雨滴受到的空气阻力与其速度、横截面半径的关系为。则比例系数的单位是 典例解析 D 典例解析 【答案】D 【详解】A．基本单位和导出单位一起组成了单位制，A正确，不符合题意； B．基本物理量的单位为基本单位，克、米、秒都是基本单位，B正确，不符合题意； C．在物理计算中，如果所有已知量都用同一单位制中的单位表示，只要正确应用公式，其结果的单位一定是用这个单位制中的单位来表示的，C正确，不符合题意； D．根据可得，则的单位，D错误，符合题意。 故选 D。 知识点2 国际单位制 1.国际单位制：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。 2.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。 探索新知——国际单位制 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（公斤） kg 时间 t 秒 s 电流 I 安[培] A 热力学温度 T 开[尔文] K 发光强度 I，(Iv) 坎[德拉] cd 物质的量 n，(ν) 摩[尔] mol 探索新知——七个基本物理量和相应的基本单位 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，这个公式是错误的。她的根据是什么？ R h 探索新知——思考与讨论 【例2】下列选项中，都是国际单位制中基本单位的是（　　） A．牛顿、焦耳、安培 B．千克、米、秒 C．牛顿、质量、时间 D．位移、速度、加速度 典例解析 B 典例解析 【答案】B 【详解】国际单位制的基本单位共7个，分别为：长度的单位米（）、质量的单位千克（）、时间的单位秒（）、电流的单位安培（）、热力学温度的单位开尔文（）、物质的量的单位摩尔（）、发光强度的单位坎德拉（）。 故选B。 【例3】圆柱形弹簧的劲度系数k与弹簧处于原长时的长度L、横截面积S有关，理论与实践都表明，其中Y是一个由材料决定的常数，材料学上称之为杨氏模量，在国际单位制中，杨氏模量Y的单位可表示为（　　） A．N/m B．N·m2 C． D． 典例解析 C 典例解析 【答案】C 【详解】根据表达式，得又因为所以有在国际单位制中质量的单位是kg，加速度的单位是m/s2；弹簧长度和伸长量的单位是m；横截面积的单位是m2；所以Y的单位是即。 故选C (1)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9192631 770个周期的持续时间为1 s。 探索新知——基本单位的定义 (2)米的定义： 光在真空中 时间间隔所经路径的长度。 探索新知——基本单位的定义 (3)千克的定义： 千克由普朗克常量h及米和秒定义， 1 kg ＝ h/6.62607015×10-34m2 ·s-1 探索新知——基本单位的定义 课堂小结 力学单位制 基本单位 国际单位制 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。 定义 七个 被选定为基本量的单位叫基本单位 米、千克、秒、安、摩尔、开尔文、坎德拉 导出单位 由基本量根据物理关系导出的其他物理量的单位叫导出单位 课堂小结 课堂练习 1．国际单位制中有7个基本物理量，下列仪器中所测量的物理量不是基本物理量的（　　） 课堂练习 C 课堂练习 【答案】C 【详解】A．时间是国际单位制中的基本物理量，单位是秒（s），秒表是测量时间的，A不符合题意； B．质量是国际单位制中的基本物理量，单位是千克（kg），天平是测量质量的，B不符合题意； C．力不是国际单位制中的基本物理量，单位是牛顿（N），弹簧测力计是测量力的，C符合题意； D．长度是国际单位制中的基本物理量，单位是米（m），刻度尺是测量长度的，D不符合题意； 故选C。 2．现代交通工具性能持续升级，高铁提速、电车增程、航速优化皆蕴物理巧思。“C919”飞机是中国按照国际民航规章自行研制、具有自主知识产权的大型喷气式民用飞机，航程4075~5555km，最大起飞重量约为。已于2023年2月完成100h的验证飞行。下列说法正确的是（    ） A．力学范围内的三个基本量是长度、质量、时间 B．信息中的单位“km”、“h”属于单位制中的导出单位 C．国际单位制的七个基本物理量分别是：m、kg、s、A、K、mol、cd D．公式中，F的单位N是国际单位制中的基本单位 课堂练习 A 课堂练习 【答案】A 【详解】A．在力学范围内，基本物理量是描述力学现象的基础量，长度、质量、时间是国际单位制中力学部分的三个基本物理量，其他力学量（如速度、力）均可由此导出，故A正确； B．“km”（千米）是长度单位“m”（米）的倍数单位，“h”（小时）是时间单位“s”（秒）的倍数单位，二者均属于基本单位的倍数或分数单位，而非由基本单位组合定义的导出单位（如牛顿），故B错误； C．国际单位制的七个基本物理量是长度、质量、时间、电流、热力学温度、物质的量、发光强度，其对应的基本单位分别为m、kg、s、A、K、mol、cd，故C错误； D．公式中，力的单位“N”（牛顿）是导出单位，定义为，由基本单位kg、m、s组合而成，不属于国际单位制的基本单位（基本单位仅有m、kg、s等七个），故D错误。 故选A。 3．国际单位制的广泛应用极大地方便了各国间的经贸往来和学术交流，对于促进人类文明的发展有着非常重要的意义。下列关于单位制的相关表述正确的是（　　） A．千克、秒、牛顿都是基本单位 B．的单位用基本单位可表示为 C．某同学解得位移，用单位制的方法检查这个结果可能是正确的 D．若规定使的物体产生加速度的力为“一个单位的力”，则牛顿第二定律的表达式为 课堂练习 C 课堂练习 【答案】C 【详解】A．千克、秒是基本单位，牛顿是导出单位，故A错误； B． 的单位用基本单位可表示为表示为，故B错误； C．根据牛顿第二定律有可知的单位为m，则用单位制的方法检查可能是正确的，故C正确； D．由公式若规定使的物体产生加速度的力为“一个单位的力”，解得 则牛顿第二定律的表达式为故D错误。 故选C。 4．研究表明，空气中的声速与空气密度、空气压强二者有关，从力学单位制的角度考虑，下列计算式（其中均为无单位的比例系数）中可能正确的是（　　） A． B． C． D． 课堂练习 C 课堂练习 【答案】C 【详解】根据力学单位制，速度的单位为，密度的单位是， 压强的单位为 则的单位是，的单位是， 的单位是，的单位是。 故选C。 5．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。下列关于运动学相关物理量的表达式可能正确的是（    ） A． B． C． D． 课堂练习 B 课堂练习 【答案】B 【详解】A．加速度的单位是m/s2，表达式的单位是m/s，故A错误； B．速度的单位是m/s，表达式的单位是m/s；故B正确； C．位移单位是m，表达式的单位是s；故C错误； D．位移单位是m，表达式的单位是m2/s3，故D错误。 故选B。 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 $