4.4力學(xué)單位制（導(dǎo)學(xué)案）（原卷版）高一物理

第4節(jié)力學(xué)單位制導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.知道力學(xué)中的幾個基本物理量：質(zhì)量、時間、長度，以及它們的基本單位：千克、秒、米。2.知道力學(xué)中其他物理量的單位都是可以用基本單位導(dǎo)出，并會推導(dǎo)。3.知道單位制和國際單位制。能通過物理量的定義和推導(dǎo)過程掌握各物理量的國際單位制單位。4.知道物理運(yùn)算過程中單位的規(guī)范使用和表示方法。【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】 1.基本量與基本單位（重點(diǎn)）2.導(dǎo)出量和導(dǎo)出單位（重點(diǎn)）3.應(yīng)用單位制對結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)（難點(diǎn)）【知識回顧】1.牛頓第二定律及其表達(dá)式(1)內(nèi)容：物體加速度的大小跟它受到的作用力成，跟它的質(zhì)量成，加速度的方向跟作用力的方向。(2)表達(dá)式：F＝，k是比例系數(shù)，F(xiàn)是物體所受的。2.力的單位(1)比例系數(shù)k的意義：F＝kma中k的數(shù)值由F、m、a三個物理量的單位共同決定，若三量都取國際單位，則k＝1，所以牛頓第二定律的表達(dá)式可寫成F＝。(2)力的單位：，符號是N。(3)1N的物理意義：使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力，稱為1N，即1N＝?！咀灾黝A(yù)習(xí)】一、基本單位1.物理關(guān)系式的功能：物理學(xué)的關(guān)系式在確定了物理量之間的關(guān)系時，也確定了物理量的之間的關(guān)系。2.基本量與基本單位：只要選定幾個物理量的，就能夠利用物理量之間的關(guān)系出其他物理量的單位，這些被選定的物理量叫作，它們相應(yīng)的單位叫作。3.導(dǎo)出量與導(dǎo)出單位：由基本量根據(jù)推導(dǎo)出來的其他物理量叫作，推導(dǎo)出來的相應(yīng)單位叫作。二、國際單位制1.單位制：單位和單位一起組成了單位制。2.國際單位制：是一種國際通用的、包括一切領(lǐng)域的。3.國際單位制中的七個基本物理量和相應(yīng)的基本單位物理量名稱物理量符號單位名稱單位符號長度lm質(zhì)量m(公斤)kg時間ts電流I安[培]A熱力學(xué)溫度T開[爾文]K發(fā)光強(qiáng)度I，(Iv)坎[德拉]cd物質(zhì)的量n，(ν)摩[爾]mol【課堂探究】1.背景材料（中國）（1）戰(zhàn)國時期，各國度量衡的標(biāo)準(zhǔn)不一，給工商業(yè)發(fā)展帶來很大不便。商鞅變法前，秦國各地度量衡不統(tǒng)一。為了保證國家的賦稅收入，制造標(biāo)準(zhǔn)的度量衡器，要求全國統(tǒng)一施行。從“商鞅量”中得知，商鞅規(guī)定的1標(biāo)準(zhǔn)尺約合今0.23公尺，1標(biāo)準(zhǔn)升約合今0.2公升。由量器及其銘文可知，當(dāng)時統(tǒng)一度量衡一事是十分嚴(yán)肅認(rèn)真的。商鞅還統(tǒng)一了斗、桶、權(quán)、衡、丈、尺等度量衡。要求秦國人必須嚴(yán)格執(zhí)行，不得違犯。（2）我國亦有“伸掌為尺”的說法。三國時期王肅編的《孔子家語》一書中記載有：“布指知寸，布手知尺，舒肘知尋。”兩臂伸開長八尺，就是一尋；從秦朝至清末的2000多年間，我國的“尺”竟由1尺相當(dāng)于0.2309m到0.3558m的變化，其差距相當(dāng)懸殊。（3）1930年代，南京國民政府為了與國際接軌，并統(tǒng)一中國度量衡制度，解決不同地區(qū)之間度量衡差異給經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的障礙，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，進(jìn)行了度量衡改革。為滿足廣大人民群眾的習(xí)慣需要，將“庫平營造制”改革為“市制”，為與國際接軌，將“市制”與國際標(biāo)準(zhǔn)制方便換算。特將“一營造尺”改為“一市尺”，等于33.33厘米=0.3米；一公里等于二市里。“一庫平斤”改為“一市斤”等于500克=0.5公斤。因此，我們可以認(rèn)為，在1950年之時，一米等于3市尺。但是由于眾所周知的原因，南京國民政府的改革度量衡制度并不是很徹底，在很多地方，由于政令不一，各種度量衡的計算單位仍在混用。這種情況一直到中華人民共和國建立之后，1959年國務(wù)院下達(dá)《關(guān)于統(tǒng)一我國計量制度的命令》后才得到徹底的改觀。2.背景材料（歐洲）各個國家、地區(qū)以及各個歷史時期，都有各自的計量單位。以長度為例：歐洲曾以手掌的寬度或長度作為長度的計量單位，稱為掌尺。在英國，1掌尺相當(dāng)于7.62cm；在荷蘭，1掌尺相當(dāng)于10cm；英尺是8世紀(jì)英王的腳長，1英尺等于0.3048m。10世紀(jì)時英王埃德加把自己大拇指關(guān)節(jié)間的距離定為1英寸，1英寸等于2.54cm。這位君王又別出心裁，想出了“碼”這樣一個單位。他把從自己的鼻尖到伸開手臂中指末端的距離——91cm，定為1碼。3.背景材料（美國）20世紀(jì)末美國曾發(fā)射一個火星探測器,在設(shè)定環(huán)繞軌道半徑時，沒有進(jìn)行單位換算，導(dǎo)致探測器離火星過近,溫度過高而起火，隨后脫離軌道墜入火星的大氣層。致使美國損失價值1.25億美元的火星探測器。思考與討論：計量一頭大象的質(zhì)量時常用噸（t）做單位，但在計量人的質(zhì)量時卻用千克（kg）做單位。自由落體加速度g的單位是米每二次方秒（m/s2），在初中學(xué)習(xí)時，g的單位曾用牛頓每千克（N/kg）。這些單位的使用有什么規(guī)則嗎？基本單位只要選定幾個物理量的單位，就能夠利用物理量之間的關(guān)系推導(dǎo)出其他物理量的單位。1.這些被選定的物理量叫做基本量，它們的單位叫；長度：、km、cm時間：、min、hour質(zhì)量：、g、mg2.由基本量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來的其他物理量的單位叫做。速度：、km/h加速度：、cm/s2力：、kg·m/s2密度：、g/cm33.由基本單位和導(dǎo)出單位一起組成。二、國際單位制（一）國際單位制如果采用不同的物理量作為基本量，或者雖然采用相同的基本量，但采用的基本單位不同，導(dǎo)出單位自然隨之不同，從而產(chǎn)生不同的單位制。不同的地區(qū)使用不同的單位制，不方便交流。1960年第11屆國際計量大會制訂了一種國際通用的、包括一切計量領(lǐng)域的單位制，叫作,簡稱SI。在力學(xué)范圍內(nèi)，規(guī)定、、為三個基本量，對熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)等學(xué)科，除了上述三個基本量和相應(yīng)的基本單位外，還要加上另外四個基本量和它們的基本單位，才能導(dǎo)出其他物理量的單位。（二）七個基本物理量和相應(yīng)的基本單位物理量名稱物理量符號單位名稱單位符號長度l質(zhì)量m時間t電流I熱力學(xué)溫度T發(fā)光強(qiáng)度I，(Iv)物質(zhì)的量n，(ν)（三）典例突破【例題】一個靜止在光滑水平面上的物體，質(zhì)量是7kg，在14N的恒力作用下，5s末的速度是多大？5s內(nèi)通過的路程是多大？思考與討論：小剛在課余制作中需要計算圓錐的體積，他從一本書中查得圓錐體積的計算公式為：小紅說，從單位關(guān)系上看，這個公式是錯誤的。她的根據(jù)是什么？（四）基本單位的定義(1)秒的定義：銫133原子基態(tài)的兩個超精細(xì)能級之間躍遷所對應(yīng)的輻射的9192631770個周期的持續(xù)時間為1s。現(xiàn)在測量時間的最精準(zhǔn)儀器是原子鐘。(2)米的定義：光在真空中時間間隔所經(jīng)路徑的長度。(3)千克的定義：國際千克原器的質(zhì)量為1千克。國際千克原器是1889年第一屆國際計量大會批準(zhǔn)制造的，它是一個用鉑銥合金制成的圓柱體，高度和直徑均為39mm。2018年，第26屆計量大會決定，千克由普朗克常量h及米和秒定義，1kg＝h/6.62607015×1034m2·s1課堂小結(jié)：【自我測評】1．物理學(xué)的關(guān)系式在確定了物理量之間的關(guān)系時，也確定了物理量單位之間的關(guān)系，因此，只要選定幾個物理量的單位，就能夠利用物理量之間的關(guān)系推導(dǎo)出其他物理量的單位，這些被選定的物理量叫做基本量，它們相應(yīng)的單位叫做基本單位。下列各組選項(xiàng)中均屬于力學(xué)中基本量的是（

）A．千克、米、秒 B．米、千克、牛頓 C．質(zhì)量、時間、長度 D．位移、速度、時間2．下列器材中，不是測量國際單位制中力學(xué)基本量的工具的是（）A．天平 B．彈簧測力計C．秒表 D．刻度尺3．2020年7月26日，我國水陸兩棲飛機(jī)“龍”AG600安全飛行約28分鐘，實(shí)現(xiàn)海上首飛成功.該機(jī)機(jī)長37米，最大起飛重量53.5噸.在這則新聞中涉及了質(zhì)量、長度和時間及其單位，在國際單位制中，下列說法中正確的是（）A．秒是國際單位制中力學(xué)三個基本物理量之一B．“千克米每二次方秒”被定義為“牛頓”，所以“牛頓”是國際單位制中的基本單位C．新聞中涉及的“28分鐘、37米和53.5噸”中，只有米是國際單位制中的基本單位D．兩個或更多的符號表示的單位一定是導(dǎo)出單位4．某文獻(xiàn)中出現(xiàn)的單位“m/s3”與以下哪個物理量隨時間的變化率有關(guān)（）A．速度 B．加速度 C．位移 D．力5．磁懸浮列車高速運(yùn)行時，受到的空氣阻力與其速度的二次方成正比，即，則比例系數(shù)k的單位是（）A．kg/m B．C． D．6．楊氏模量是描述固體材料抵抗形變能力的物理量。若E表示楊氏模量，彈性體原長為，形變量為，橫截面積為S，所受壓力為F，則有。在國際單位制中，E的單位為（）A． B．C． D．7．勻強(qiáng)電場中有一與電場垂直的平面，面積為S，該電場的電場強(qiáng)度隨時