力学单位制教学设计

力学单位制

高中物理必修1 第四单元微专题1 课时4

学习目标

1.了解什么是单位制，知道力学中的几个基本量：质量（m)、长度（l),时间（t)以及它们的基本单位：千克（kg)、米（m)、秒（s)。

2.知道力学中除长度、质量、时间以外物理量的单位都是根据物理量之间的关系从基本单位中推导出来的导出单位。

3.知道国际单位制，能够根据物理量的定义或者物理关系来推导其他物理量的单位，能够认识到统一单位的重要性和必要性，了解单位制能促进世界科技、文化交流。

4.了解单位制在物理学中的重要意义，能在运算过程中规范使用物理单位。

情境导入

计量一头大象的质量时常用吨（t）做单位，但在计量人的质量时却用千克（kg）做单位。自由落体加速度g的单位是米每二次方秒（m/s2），在初中学习时，g的单位曾用牛顿每千克（N/kg）。这些单位的使用有什么规则吗？

学习任务

【任务四】单位制促进了人类历史的发展。

学习活动

【活动1】单位制与人类发展

阅读下面的事故

单位不统一造成的事故——卫星失联的秘密

1998年2月，美国字航局发射了一枚探测火星气象的卫星，预定于1999年9月23日抵达火星。然而研究人员惊讶地发现，卫星没有进入预定的轨道，却陷入了火星大气层，很快就烟消云散了。美国字航局的官员经过紧急调查，发现问题居然出在有些资料的计量单位没有把英制转换成国际单位制。造成的损失有多大呢？单单卫星的造价就高达1.25亿美元。如果有统一的度量衡计量单位制，这样的损失本是可以避免的。

那么单位的不统一会造成什么样的困难？

4.1A问题与任务：

如图所示的情形是我们在小学数学或科学课程上就碰到的问题。数值与单位的匹配是科学学习及研究的基本要求。不过，你仔细思考过其中的道理吗？

一头大象的质量约为3.2 。小汽车的长度是4520 。

4.1B问题与任务：

同学们在初中阶段学习了很多的物理单位，对物理单位有了一定的认识，比如对牛顿、帕斯卡、安培、伏特、焦耳、瓦特等单位都作了规定，那你知道物理量单位的命名和使用规则吗？知道单位规定的合理性和方便性吗？

4.1C问题与任务：

公元前221年，秦国国君嬴政统一中国，结束了群雄割据的局面，称始皇帝。秦始皇的一项伟大之举就是统一了民族文化，即统一文字、统一度量衡（度量衡本是指计量长短、容积、轻重的工具，而这里包含了计量的单位）。从此，“普天之下”对长度、体积和质量的计量，有了统一的单位。这一举措，扫除了地域间经济来往和文化交流的障碍，为后世中国政治制度、社会生活、经济贸易的发展，为2000多年来中华民族始终保持统一整体奠定了文化基础。

同样，以实验为基础的物理学也离不开对物理量精确的测量。倘若实验数据只有数字没有单位，则无法说明这个数字是物理量跟哪一个标准量之间的倍数关系。麦克斯韦曾说，每个物理量都可以表述为一个数值与一个单位的乘积，即“物理量=数值×单位”。所以，精确的数字加上对应的单位，才是有价值的测量结果。

物体的长度=27.6×0.1cm= cm 。 4.1D 问题与任务：

上一节关于牛顿第二定律公式F=kma 中比例系数k 的讨论便可知物理量选取的单位不同，会直接影响物理规律的数学形式。同时，随着对物质世界认识的不断深入，物理学研究需要不断引入新的物理量，才能对自然现象进行科学的描述。那么，对于每一个物理量，是否都要为它定义一个独立的单位呢？

【活动2】基本单位与国际单位制

4.2A 问题与任务：

根据速度的定义求速度

x v t

∆=

∆ 如果位移的单位是米，时间的单位用的是秒。则所得速度的单位为米每秒。 根据加速度的定义求加速度 绘制1

a m 图像

v a t

∆=

∆ 如果速度的单位是米每秒，时间的单位是秒，则所得加速度的单位为米每秒的二次方。 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 ，它们相应的单位叫作 。

在上面的例子中，长度、时间就是基本量，它们相应的单位（米、秒）就是基本单位。

由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量叫作 ，推导出来的相应单位叫作

，例如速度、加速度的单位。

基本单位和导出单位一起就组成了一个 。 4.2B 问题与任务：

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，简称SI 。

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。 表 国际单位制的基本单位

4.2C 问题与任务：

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

31

3

V R h π=。小红说，从单位关系上看，这个公式肯定是错误的。她的根据是什么？

练习与测评

1.下面哪一组单位属于国际单位制的基本单位（）

A. m、N、kg

B.kg、m/s2、s

C.m、kg、s

D. m/s2、kg、N

2.加速度的单位是，属于国际单位制中的（填“基本单位”或“导出单位”）。

3.在初中已经学过，如果一个物体在力F 的作用下沿着力的方向移动了一段距离l，这个力对物体做的功W＝Fl。我们还学过，功的单位是焦耳（J）。请由此导出焦耳与基本单位米（m）、千克（kg）、秒（s）之间的关系。

练习与测评参考答案

【评价】

1m=1kg

s