《力学单位制》教学设计

力学单位制教学设计
课标解读：
要求学生认识单位制在物理学中的重要意义，知道国际单位之中的力学单位，物理公式在确定了物理量的数量关系的同时，也确定了物理量的单位关系。

学情分析：
同学们对单位并不陌生，但是却对单位制了解甚少，而且在平时的物理学习中也很少研究单位确立的方法及计算过程中不同的单位对结果的影响，更是很少注意到单位与科学、社会的关系。

本节以美国的火星探测器失败的史实为背景，提出单位不统一的弊端，让学生通过讨论与交流，学习单位制的组成以及单位制对科技的进步、生产的发展所带来的影响，让学生从另一角度认识单位是为了对“量”进行测量和比较而建立的。

教材分析：
本节课内容较少，而且难度也相对较小，没有复杂的计算和推理，所以，本节课可以采用以自学为主的方法进行，通过教师引导、学生总结的方式提高学生的概括能力和总结能力，以及小组合作的能力。

教学目标
(一)知识与技能
1.知道什么是基本量，什么是基本单位，什么是导出单位
2.知道力学中的三个基本单位
3.认识单位制在物理计算中的作用
4.知道国际单位制中的几个基本单位
(二)过程与方法
1、回忆体会单位的重要性，知道单位换算的方法
2、培养学生在计算中采用国际单位的习惯
（三）情感态度与价值观
使学生理解建立单位制的重要性，了解单位制的基本思想
重点
知道单位制的作用，即清楚物理公式和物理量的关系，掌握国际单位制中的基本单位和导出单位
难点
通过单位制推导新的物理量的单位
新课教学
一、【引入】
数学上，我们都知道3＜5,9＞7,那么在物理课上如果问你3和5,9和7 哪个大，你该怎么回答呢？要比较出大小必须要带上单位。

好，接下来同学们先看一段视频。

1、播放刘翔奥运会夺冠视频。

师：①对学生进行爱国主义教育，增强集体荣誉感。

②提出问题：刚才视频中刘翔在110米栏比赛中取得冠军，为祖国争得荣誉。

那么，刘翔取得冠军是因为物理学上的哪个物理量较大呢？
生：平均速度
师:那么刘翔冲刺时的瞬时速度是否一定最大呢？
生：不一定
师：展示图片。

提出问题：某次比赛，冲刺时三人的速度如图所
示，那么，哪位运动员的冲刺速度较大呢？能否
直接看出结果？怎样进行比较？
学生思考后提出解决方法。

生：不能直接看出结果，但可以把单位换算成统一单位m/s进行比较：中间的速度为12m/s，下方人的速度为10m/s，中间的人冲刺速度最快。

教师总结：换算成统一单位进行比较。

2、多媒体课件展示张飞和姚明的图片
师：大家都认识这两个人吧．
生：认识，一个是张飞，一个是姚明．
师：那么大家知道他们的身高是多少呢?
生：姚明身高2．26m．《三国演义》上说张飞身高9尺．
师：姚明和张飞谁更高？张飞的身高应该是多少?
生：按照现在的计算方法，三尺是1 m，张飞的身高应该是3m．
师：姚明在当代应该是身高很高的人了，看起来张飞要比姚明高很多，我们知道篮板高3.05米，那张飞打篮球一定很厉害，篮板下一站，胳臂一伸，篮板还不是一抢一个准，盖帽还不是一盖一个准。

实际上并不是张飞比姚明高，而是古代的尺和现代的尺不一样。

让学生看导学案上阅读材料一：
在我国有“伸掌为尺”的说法，我国三国时期(公元3世纪初)王肃编的《孔子家语》一书中记载有：“布指知寸，布手知尺，舒肘知寻．”两臂伸开长八尺，就是一寻；从秦朝(约公元前221年)至清末(约公元1911年)的2 000多年间，我国的“尺”竟由1尺相当于0．230 9m到0．355 8m的变化，其差别相当悬殊．
各个国家、地区以及各个历史时期,都有各自的计量单位。

以长度为例：欧洲曾以手掌的宽度或长度作为长度的计量单位,称为掌尺.在英国,1掌尺=7.62cm;在荷兰,1掌尺=10cm；英尺是8世纪英王的脚长,1英尺=0.3048m。

10世纪时英王埃德加把自己大拇指关节间的距离定为1英寸,1英寸=2.54cm。

这位君王还别出心裁，把从自己的鼻尖到伸开手臂中指末端的距离91cm定为1码，1码=91cm。

教师总结：如果标准不统一，会带来很大的困惑
3、师：下面我们来看一下单位不统一会造成什么样的困难。

让学生看导学案上阅读材料二：
一次因单位失误而造成的事故
美国回家航天局（NASA）在20世纪末曾发射过一个火星探测器，但它由于飞得靠火星过近，结果因温度过高而起火，并脱离轨道坠入火星的大气层。

航空航天局调所当然地认为他们提供的数据是以国际单位牛顿算出来的，并查原因时发现：原来探测器的制造商洛克希德·马丁公司计算加速时的力使用了英制单位，而喷气推动实验室的工程师理把这些数据直接输入电脑。

你看，就是因为在单位制上的失误，结果犯了一个“极端愚蠢的错误”，价值1.25亿美元的火星探测器毁于一旦。

教师总结：由此可见，如果单位不统一，或者说不同的地方对单位有不同的规定，那对于我们研究问题很不方便，所以有必要对单位进行统一的规定。

必须制定国际上统一的标准。

我们这节课就来进行有关单位制的学习
二、【新课教学】
学生利用导学案进行预习，通过比赛形式进行自学总结。

教师活动：
教师分组，学生利用导学案进行预习。

师：请同学们回答导学案上的几个问题，看哪个小组表现最好，看哪位同学为自己小组争得的荣誉多。

1．什么是基本量，什么是基本单位?力学中的基本单位都有哪些，分别对应什么物理量?
学生活动：
小组A：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做基本量，它们的单位叫做基本单位．
小组B：力学中的基本量有长度、质量和时间．它们的单位分别是米、千克和秒．
师：2、为何选质量、长度、时间的单位作为力学中的单位？
小组C：（1）这些物理量在力学中有最基本的地位
（2）用这些物理量做基本单位，可使基本单位的数目最少
师：3、什么是导出单位?你学过的物理量中哪些是导出单位?借助物理公式来推导．
小组D：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位，叫做导出单位．
我们学过的导出单位很多，比如速度单位m／s，它可以根据公式v＝s/t来进行推导，比如加速度的单位m／s2，它可以根据公式a＝△v/t。

师：我们学过的力的单位牛顿是不是基本单位呢?
小组D：不是，牛顿也是一个导出单位．根据牛顿第二定律F＝ma，可得力的单位应该与质量的单位和加速度的单位有关．1 N＝1 kg·m／s2．
教师总结：物理学的关系式确定了物理量之间的关系,同时也确定了物理量的单位间的关系。

由基本单位和导出单位一起组成单位制。

师：4、什么是国际单位制?国际单位制中的基本单位共有几个?它们分别是什么?对应什么物理量?
小组A：国际计量委员会在1960年在第11届国际计量大会上制订了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制，叫做国际单位制．简称SI．
物理量的名称单位名称单位符号
长度米m
质量千克(公斤) kg
时间秒s
电流安(培) A
热力学温度开(尔文) K
物质的量摩(尔) mol
发光强度 坎(德拉) cd
师：单位制在物理计算中的作用：
（1）根据单位制的单位和已知的导出单位，可以利用 推导出其他物理量的单位。

（2）根据物理量的单位还可以发现错误，在查阅资料或进行计算的过程中，如果发现某公式在单位上有问题，或者所求结果的单位与采用的单位制中该量的单位不一致，那么该公式或计算结果肯定是错误的。

（3）计算的时候，所有的已知量都用国际单位制的单位来表示，那么只要正确地应用物理公式，计算结果必是用国际单位来表示的。

因此，解题时没有必要在式中一一写出各个物理量的单位，只要在式子末尾写出所求量的单位就可以了。

【课堂合作探究，精讲点拨】
一、基本物理量与基本单位及单位制的作用
例题1、现有下列物理量或单位，按下面的要求填空： A 、密度 B 、米/秒 C 、牛顿 D 、加速度 E 、质量 F 、秒 G 、厘米 H 、长度 I 、时间 J 、千克 K 、米 L 、牛/千克 ①属于物理量的是 。

②属于基本量的是 。

②属于基本单位的是 。

③属于国际单位制基本单位的是 。

属于国际单位制导出单位的是 。

例2、声音在空气中的传播速度V 与空气密度ρ，压强P 有关，下列速度的表达式（K 为比例系数，无单位）中正确的是（ ）
A ．P
V K
ρ
= B ．V =
C ．V ρ
=
D ．V
导思：由物理关系式左右两侧的单位是否相同，可判断物理关系式是否正确。

解析：
二、单位制在计算中的应用
例3、光滑水平桌面上有一个静止的物体，质量是7kg，在14N的恒力作用下开始运动，5s 末的速度是多大？5s内通过的位移是多少？
导思：（1）题目中的物理量必须统一到同一单位制中，一般选用国际单位制.（2）当各物理量均采用国际单位时，运用公式进行运算时，只需在最后的数值后面写出正确的单位即可。

解析
【随堂达标测试】1、下列单位属于导出单位的是（）
A、小时 B 、牛C、焦D、瓦
2、下列单位全是国际单位制中基本单位的是（）
A、N ，kg ，m
B、m，s，g
C、kg ，m ，w
D、kg，m，s
3、一辆速度为4m/s的自行车，在水平公路上运减速滑行40m后停止．如果自行车和人的总质量是100kg，自行车受到的阻力是多大？
【课堂小结】
通过本节课的学习，我们知道了什么是基本单位，什么是导出单位，什么是单位制，知道了力学中的三个基本单位以及统一单位后，解题过程的正确书写方法．
注：在物理计算中，如果所有已知量都用同一种单位制的单位来表示，计算结果也必定是用这种单位制中的单位来表示的．因此在计算过程中不必把各物理量的单位一一代入，只要在计算式末尾写出待求量的单位就可以了，这样可简化计算．
学生反馈：这节课我学会了哪些知识和方法？还对哪些问题有困惑？
【板书设计】
1．物理学的关系式确定了物理量之间的关系，同时也确定了物理量的单位间的关系
2．在国际单位制（SI）中，力学
．．的基本物理量有质量、长度和时间，对应的基本单位是千克、米和秒．
3．由基本物理量根据物理公式推导出来的其他物理量的单位，叫做导出单位．
如力、速度、加速度等的单位．
4．在整个物理学中，基本物理量共有7个．除力学中的三个外，还有电流、热力学温度、物质的量、发光强度这四个，对应的单位是安培、开尔文、摩尔、坎德拉．
教学反思
本节内容比较少而且比较简单，所以设计时主要想采取学生自主阅读学习的方法，课堂上学
生根据导学案中的问题引领，自主探究问题的答案，并且能够在教师提问时积极主动回答问
题，为自己的小组争得荣誉，学生的这种积极竞争的意识还是值得肯定的。

在课堂最后进行当堂检测，课后作业的设计中就本节内容进行了延伸拓展，以达到提高课
堂效率的目的。

本节课的基本量、基本单位、导出单位、单位制以及单位制和单位统一的重要性的理解
是课本上重要内容。

在后面的教学过程中我会继续研究本节课，争取设计的更科学，更有利于学生的学习，
也希望大家提出宝贵意见，共同完善，共同进步!
补充资料一
中国古代的单位制
度是指长度的计量标准，单位有丈、尺、寸等；
量是指容量的计量标准，单位有斗、升等；
衡是指质量的计量标准，单位有斤、两等
《孔子家语》：布手知尺，布指知寸
商代骨尺长16.95厘米、宽1.8厘米
《尔雅》：“掬，一升也。

”
十升为斗
商鞅铜方升
全长18.7cm、内口长12.4cm、宽
6.9cm、深2.3cm、容积202ml
新莽始建国铜方斗
通长23.92cm，高11cm，
口方14.75cm。

容积1940ml。

秦始皇诏文权
通高5.3cm，
径4.7cm，
重260g
匠石运斤成风，听而斫之，尽垩而鼻不伤。

——《庄子·徐无鬼》
《说文》：“斤，斫木斧也。

”
人们常常借用斧的重量作为一个单位，与其他交换物相比较从事交易活动，后来，斧便逐渐地过渡为一个重量单位——斤
英制
英制单位是一种起源于英国、并在其前殖民地和英联邦国家使用的单位制
长度单位
英寸（吋 inch ）（1英寸＝2.54厘米）
10世纪：英王埃德加大拇指的第一个指节的长度。

14世纪：从大麦穗中选取3粒最大的麦粒排成一行，其长度就是一英寸。

英尺（呎 foot）（1英尺＝12英寸＝30.48厘米）
9世纪：英国查理曼大帝的脚板的长度。

16世纪：德国：某一个礼拜日最先从教堂里走出来的16个男子的左脚长度平均值。

码（yard）（1码＝3英尺＝91.44厘米）
12世纪：英国亨利一世的鼻尖到前伸手臂时中指尖的距离。

磅（pound) (1磅 =454克)
一颗从麦穗的中间抽取的大麦的重量的7000倍
米制
米（metre）：
1790年：巴黎会议约定：通
过巴黎的地球子午线全长的四千
万分之一定义为1米。

铂铱合金制成的国际米原器
千克（kilogram）：
1立方分米的水在其密度最大时的温度(约为4摄氏度)下的质量。

铂铱合金制成的国际千克原器
时间的单位
年：地球绕太阳一周所用的时间。

月：月球绕地球一周所用的时间。

日: 地球自转一周所用的时间。

秒：一个平太阳日的1/86400为一秒
拓展材料二
1999年9月23日：1998年12月美国发射的火星气候探测器与地面失去联系。

火星大气层的最小安全距离：
大约 85km～100km，
预定140km～150km。

实际：探测器距火星表面最近仅57km。

探测器在火星大气中被“火葬”。

1999年9月30日的调查报告：
造成飞行高度太低的原因是公制和英制的转换问题!
洛克希德马丁公司提供资料，以便喷射推进实验室每天两次启动小推进器，来调整太空船的航向。

导航员认为启动小推进器的力是以公制的“牛顿”为单位，不料这些资料却是以英制的“磅”为单位，结果导致太空船的航向出现微小偏差。

日积月累，终于差之毫厘，谬以千里。

就是因为在单位制上的失误，结果犯了一个“极端愚蠢的错误”，价值1.25亿美元的火星探测器毁于一旦。