2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系4力學(xué)單位制學(xué)案新人教版必修第一冊(cè)

PAGE7-4．力學(xué)單位制目標(biāo)體系構(gòu)建明確目標(biāo)·梳理脈絡(luò)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．了解什么是單位制，什么是基本單位，什么是導(dǎo)出單位。2．知道力學(xué)中的三個(gè)基本單位。3．知道物理運(yùn)算過(guò)程中單位的規(guī)范運(yùn)用和表示方法。【思維脈絡(luò)】課前預(yù)習(xí)反饋教材梳理·落實(shí)新知學(xué)問(wèn)點(diǎn)1基本單位1．基本量：只要選定幾個(gè)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，被__選定的物理量__叫作基本量。2．基本單位：所選定的基本量的__單位__叫作基本單位。3．導(dǎo)出單位：由基本量依據(jù)__物理關(guān)系推導(dǎo)出來(lái)的__其他物理量的單位叫作導(dǎo)出單位。4．單位制：__基本__單位和__導(dǎo)出__單位一起組成了單位制。學(xué)問(wèn)點(diǎn)2國(guó)際單位制1．國(guó)際單位制：1960年第11屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)制定了一種__國(guó)際通用__的、包括一切__計(jì)量領(lǐng)域__的單位制，叫作國(guó)際單位制。簡(jiǎn)稱SI。2．國(guó)際單位制中的基本單位：物理量名稱物理量符號(hào)單位名稱單位符號(hào)長(zhǎng)度l__米____m__質(zhì)量m__千克____kg__時(shí)間t__秒____s__電流I安[培]A熱力學(xué)溫度T開(kāi)[爾文]K發(fā)光強(qiáng)度I，(IV)坎[德拉]cd物質(zhì)的量n，(v)摩[爾]mol4．國(guó)際單位制中力學(xué)的三個(gè)基本物理量及單位：(1)三個(gè)基本物理量：__長(zhǎng)度__、__質(zhì)量__和__時(shí)間__。(2)三個(gè)基本單位：__米__、__千克__和__秒__。預(yù)習(xí)自測(cè)『判一判』(1)物理量的單位均可以相互導(dǎo)出。(×)(2)一個(gè)物理量的單位若用兩個(gè)或兩個(gè)以上的基本單位的符號(hào)表示，這個(gè)物理量的單位肯定是導(dǎo)出單位。(√)(3)一般來(lái)說(shuō)，物理公式主要確定各物理量之間的數(shù)量關(guān)系，并不肯定同時(shí)確定單位關(guān)系。(×)(4)空氣對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的阻力正比于其速度，即f＝kv，其中k沒(méi)有單位。(×)『選一選』(多選)(2024·河北省唐山一中高一上學(xué)期期中)關(guān)于力學(xué)單位制說(shuō)法中正確的是(BD)A．kg、J、N是導(dǎo)出單位B．kg、m、s是基本單位C．在國(guó)際單位制中，質(zhì)量的基本單位是kg，也可以是gD．在國(guó)際單位制中，牛頓其次定律的表達(dá)式是F＝ma解析：kg是質(zhì)量的單位，它是基本單位，所以A錯(cuò)誤；三個(gè)力學(xué)基本物理量分別是長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間，它們的單位分別為m、kg、s，所以B正確；g也是質(zhì)量的單位，但它不是質(zhì)量在國(guó)際單位制中的單位，所以C錯(cuò)誤；牛頓其次定律的表達(dá)式F＝ma，是在其中的物理量都取國(guó)際單位制中的單位時(shí)得出的，所以D正確?！合胍幌搿灰暡煜旅鎯x器，說(shuō)出它們所測(cè)物理量的國(guó)際單位制單位是什么？解析：彈簧測(cè)力計(jì)，測(cè)量力的儀器，力的國(guó)際單位制單位是牛頓(N)；機(jī)械秒表，測(cè)量時(shí)間的儀器，時(shí)間的國(guó)際單位制單位是秒(s)；卷尺，測(cè)量長(zhǎng)度的儀器，長(zhǎng)度的國(guó)際單位制單位是米(m)；天平，測(cè)量質(zhì)量的儀器，質(zhì)量的國(guó)際單位制單位是千克(kg)。課內(nèi)互動(dòng)探究細(xì)研深究·破疑解難探究對(duì)單位制的理解┃┃情境導(dǎo)入__■爸爸帶6歲的小明去動(dòng)物園玩，在大象館前小明突然問(wèn)：“爸爸，為什么我比大象還重呢？”爸爸很納悶，小明指著眼前的動(dòng)物介紹牌說(shuō)：“這上面寫(xiě)著亞洲象體重可達(dá)5噸，而我的體重是25千克，25可比5大??！”爸爸笑了。你知道小明錯(cuò)在哪里嗎？提示：?jiǎn)挝徊煌）Збc(diǎn)提煉__■1．單位制的意義單位是物理量的組成部分，對(duì)于物理量，假如有單位肯定要在數(shù)字后帶上單位，同一物理量，選用不同單位時(shí)其數(shù)值不同，統(tǒng)一單位，便于人們的相互溝通，統(tǒng)一人們的相識(shí)。2．單位制的組成單位制eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(國(guó)際,單位制)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(力學(xué),單位制)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(基本單位\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(長(zhǎng)度：米m,質(zhì)量：千克kg,時(shí)間：秒s)),導(dǎo)出單位例如\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(速度：米/秒m/s,功率：瓦特W,壓強(qiáng)：帕斯卡Pa)))),\a\vs4\al(其他單位制)))))單位制eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(常用,單位制)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(力學(xué),單位制)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(基本單位,例如)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(長(zhǎng)度：厘米cm、千米km,質(zhì)量：克g、噸t,時(shí)間：小時(shí)h、分鐘min)),\a\vs4\al(導(dǎo)出單位,例如)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(速度：千米/小時(shí)km/h,厘米/秒cm/s,功率：千瓦kW,壓強(qiáng)：千帕kPa)))),其他單位制))))特殊提示(1)導(dǎo)出單位由基本單位通過(guò)物理量間的關(guān)系式推導(dǎo)而來(lái)；(2)基本單位全是國(guó)際單位制中單位時(shí)，由此推出的導(dǎo)出單位肯定是國(guó)際單位制中單位；(3)基本單位中用常用單位的，由此推出的導(dǎo)出單位肯定是常用單位。┃┃典例剖析__■典題1現(xiàn)有以下一些物理量和單位，按下面的要求選擇填空。A．密度B．米/秒C．牛頓D．加速度E．質(zhì)量F．秒G．厘米H．長(zhǎng)度I．時(shí)間J．千克(1)屬于物理量的有__A、D、E、H、I__。(2)在國(guó)際單位制中，被選定的基本量有__E、H、I__。(3)在國(guó)際單位制中的基本單位有__F、J__，屬于導(dǎo)出單位的有__B、C__。思路引導(dǎo)：學(xué)習(xí)單位制要分清物理量和物理單位的不同，對(duì)于物理量，又要分清基本量和由基本量導(dǎo)出的其他量。解析：(1)此題中給定的選項(xiàng)內(nèi)，屬于物理量的有密度、加速度、質(zhì)量、長(zhǎng)度、時(shí)間，故此空填“A、D、E、H、I”。(2)此題中給定的選項(xiàng)內(nèi)，在國(guó)際單位制中，被選定的基本量有質(zhì)量、長(zhǎng)度、時(shí)間，故此空填“E、H、I”。(3)此題中給定的選項(xiàng)內(nèi)，在國(guó)際單位制中是基本單位的有千克、秒，屬于導(dǎo)出單位的有米/秒、牛頓，故第一個(gè)空填“F、J”，其次個(gè)空填“B、C”。思維升華：基本物理量的全部單位均為基本單位，但是基本單位并非都是國(guó)際單位制中的單位，國(guó)際單位制中的單位也不肯定是基本單位?；締挝恢皇墙M成國(guó)際單位制的一小部分，在國(guó)際單位制中，除七個(gè)基本單位以外的單位都是導(dǎo)出單位。要從概念上理解基本單位與國(guó)際單位之間的聯(lián)系與區(qū)分。┃┃對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練__■1．(多選)下列敘述正確的是(BD)A．在力學(xué)的國(guó)際單位制中，力的單位、質(zhì)量的單位、位移的單位選定為基本單位B．牛、千克米每二次方秒都屬于力的單位C．若長(zhǎng)度單位用厘米，時(shí)間單位用秒，重力加速度g的值等于98cm/s2D．在力學(xué)計(jì)算中，如無(wú)特殊說(shuō)明，全部涉及物理量的單位都應(yīng)取國(guó)際單位解析：位移、質(zhì)量、時(shí)間的單位為力學(xué)國(guó)際基本單位，A錯(cuò)；牛、千克米每二次方秒都屬于力的單位，B對(duì)；若長(zhǎng)度為厘米，則g＝980cm/s2，C錯(cuò)；D項(xiàng)描述正確。探究單位制在物理計(jì)算中的應(yīng)用┃┃情境導(dǎo)入__■如圖所示，一艘快艇以2m/s2的加速度在海面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，快艇的初速度是10km/h。求這艘快艇在10min內(nèi)經(jīng)過(guò)的位移。在解題過(guò)程中，怎樣合理應(yīng)用單位制，才能做到既簡(jiǎn)潔又不簡(jiǎn)潔產(chǎn)生錯(cuò)誤？提示：把題目中的已知量用國(guó)際單位制表示，若不是國(guó)際單位的首先要轉(zhuǎn)化為國(guó)際單位，計(jì)算的結(jié)果同樣要用國(guó)際單位表示，這樣，計(jì)算過(guò)程中，就不必一一寫(xiě)出各量后面的單位，只在數(shù)字后面寫(xiě)出正確的單位就可以了。┃┃要點(diǎn)提煉__■1．簡(jiǎn)化運(yùn)算：在解題計(jì)算時(shí)，已知量均采納國(guó)際單位制，計(jì)算過(guò)程中不用寫(xiě)出各個(gè)量的單位，只在式子的末尾寫(xiě)出所求量的單位即可，簡(jiǎn)化了運(yùn)算過(guò)程。2．檢驗(yàn)結(jié)果：各量的單位統(tǒng)一成國(guó)際單位制單位，只要正確地應(yīng)用公式，計(jì)算結(jié)果必定是用國(guó)際單位制單位來(lái)表示。只有所求物理量的計(jì)算結(jié)果的單位和該物理量在國(guó)際單位制中的單位完全一樣時(shí)，該運(yùn)算過(guò)程才可能是正確的。若所求物理量的單位不對(duì)，則結(jié)果肯定錯(cuò)。3．推導(dǎo)單位：物理公式在確定各物理量的數(shù)量關(guān)系時(shí)，同時(shí)也確定了各物理量的單位關(guān)系，所以我們可以依據(jù)物理公式中物理量間的關(guān)系，推導(dǎo)出物理量的單位。特殊提示(1)較長(zhǎng)或較大的單位，統(tǒng)一成國(guó)際制單位時(shí)，如不便利書(shū)寫(xiě)，可用科學(xué)計(jì)數(shù)法表示。如10km＝104(2)國(guó)際單位制之外，實(shí)際應(yīng)用中還保留一部分單位，如：長(zhǎng)度的單位光年，速度的單位km/h。┃┃典例剖析__■典題2質(zhì)量為4t的汽車，在平直馬路上由靜止動(dòng)身，經(jīng)過(guò)1min速度達(dá)到72km/h，已知汽車在運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的阻力為車重的0.02倍，求汽車的牽引力(g取10m/s2)。思路引導(dǎo)：當(dāng)各物理量均采納國(guó)際單位時(shí)，運(yùn)用公式進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，公式中的各量不必寫(xiě)上單位，只需在最終的數(shù)值后面寫(xiě)上正確的單位即可。解析：統(tǒng)一單位：m＝4t＝4000kg，t＝1min＝60s，v＝72km/h＝20m/s，F(xiàn)f＝kmg＝0.02×4000×10N＝800N以汽車為探討對(duì)象，水平方向上汽車受牽引力F和阻力Ff的作用，由牛頓其次定律F合＝F－Ff＝ma ①又v＝at ②由①②式得F＝ma＋Ff＝meq\f(v,t)＋Ff＝(4000×eq\f(20,60)＋800)N≈2133N。答案：2133N思維升華：(1)在利用物理公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，為了在代入數(shù)據(jù)時(shí)不使表達(dá)式過(guò)于繁雜，我們要把各個(gè)量換算到同一單位制中，這樣計(jì)算時(shí)就不必一一寫(xiě)出各量的單位，只要在所求結(jié)果后寫(xiě)上對(duì)應(yīng)的單位即可。(2)習(xí)慣上把各量的單位統(tǒng)一成國(guó)際單位，只要正確地應(yīng)用公式，計(jì)算結(jié)果必定是用國(guó)際單位來(lái)表示的。┃┃對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練__■2．一物體在2N的外力作用下，產(chǎn)生10cm/s2的加速度，求該物體的質(zhì)量。下面有幾種不同的求法，其中單位運(yùn)用正確、簡(jiǎn)潔而又規(guī)范的是(C)A．m＝eq\f(F,a)＝eq\f(2,10)kg＝0.2kgB．m＝eq\f(F,a)＝eq\f(2N,0.1m/s2)＝20eq\f(kg·m/s2,m/s2)＝20kgC．m＝eq\f(F,a)＝eq\f(2,0.1)kg＝20kgD．m＝eq\f(F,a)＝eq\f(2,0.1)＝20kg解析：四個(gè)選項(xiàng)中A錯(cuò)，D項(xiàng)其次步漏掉了單位，B項(xiàng)解題過(guò)程正確，但不簡(jiǎn)潔，只有C項(xiàng)運(yùn)算正確，且簡(jiǎn)潔而又規(guī)范。核心素養(yǎng)提升以題說(shuō)法·啟智培優(yōu)易錯(cuò)點(diǎn)：分不清基本量和基本單位，對(duì)基本單位和國(guó)際單位制單位理解不精確案例(多選)下列說(shuō)法中正確的是(CD)A．在有關(guān)力學(xué)的分析計(jì)算中，只能采納國(guó)際單位制單位，不能采納其他單位B．力學(xué)單位制中，選為基本單位的物理量有長(zhǎng)度、質(zhì)量和速度C．力學(xué)單位制中，采納國(guó)際單位制的基本單位有kg、m和sD．單位制中的導(dǎo)出單位可以用基本單位來(lái)表達(dá)錯(cuò)解：多選A或B錯(cuò)因分析：對(duì)單位制理解不透徹而多選A或B。解析：在有關(guān)力學(xué)的分析和計(jì)算中，可以采納任何一種單位制，只要單位統(tǒng)一即可，但通常采納國(guó)際單位制，力學(xué)中的基本物理量只有三個(gè)，即質(zhì)量、長(zhǎng)度和時(shí)間，