第4节力学单位制

思考判断
1.kg,m/s,N是基本单位.( ) 2.kg,m,s是基本单位.( ) 3.物理量的单位均可以互相导出.( ) 4.空气对运动物体的阻力正比于其速度,即Ff=kv,其中k没有单位.( ) 5.一个物理量的单位若用两个或两个以上的基本单位的符号表示,这个物 理量的单位一定是导出单位.( ) 6.一般来说,物理公式主要确定各物理量之间的数量关系,并不一定同时 确定单位关系.( )
针对训练1:关于物理量或物理量的单位,下列说法正确的是( C ) A.在力学范围内,国际单位制规定长度、质量、速度为三个基本物理量 B.后人为了纪念牛顿,把“牛顿”作为力学中的基本单位 C.“m”“kg”“N”都是国际单位制的单位 D.1 N/kg=9.8 m/s2
解析:在力学中,质量、长度及时间作为基本物理量,其单位作为基本单 位,选项A错误;“牛顿”是根据牛顿第二定律推导出来的单位,所以牛 顿是导出单位,不是基本单位,选项B错误;“m”“kg”“N”都属于 国际单位制的单位,其中“m”“kg”是基本单位,“N”是导出单位, 选项C正确;由a= 可知,1 N/kg=1 m/s2,选项D错误.
物理量的名称 长度 质量 时间 电流
热力学温度 物质的量 发光强度
单位名称 米
千克(公斤) 秒
安(培) 开(尔文)
摩(尔) 坎(德拉)
单位符号 m kg s A K
mol cd
自主学习 课堂探究 达标测评
自主学习
课前预习·感悟新知
(教师参考) 情境链接一 比赛中两辆摩托车的速度分别为v1=144 km/h,v2=50 m/s,甲同学说v1>v2, 乙同学说v1<v2,哪一个同学说得对,为什么?
观察到了顶夸克.这是近二十几年粒子物理研究最重要的实验进展之一.
正、反顶夸克之间的强相互作用势能可写为Ep=-K ,式中r是正、反顶 夸克之间的距离,as=0.12是强相互作用耦合常数,无单位,K是与单位制有 关的常数,则在国际单位制中常数K的单位是( C )
A.J B.N
C.J·m
D.J/m
(教师参考) 【教材探究】 在牛顿第二定律的公式F=ma中,公式只确定了F,m,a三个物理量间的大小 关系吗?
B.加速度的单位是m/s2,由公式a= 可知,它是由m/s和s两个基本单位
组合而成的
C.加速度的单位是m/s2,由公式a= 可知,它是由N和kg两个基本单位组
合而成的
D.以上说法都是正确的
解析:在力学中选长度、时间、质量的单位为基本单位,而m/s,N都是导出单 位,选项A正确,B,C,D错误.
2.(多选)在研究匀变速直线运动的实验中,取计数时间间隔为0.1 s,测得 相邻相等时间间隔的位移差的平均值Δx=1.2 cm,若还测出小车的质量为 500 g,则关于加速度a、合外力F的大小及单位,既正确又符合一般运算要 求的是( BD )
信息 国际计量委员会在1960年的第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,由一些基本和导出单位组成.
教材梳理
一、基本单位和导出单位 1.物理关系式的功能:物理学的关系式确定了物理量之间的数量关系的同 时,也确定了物理量的 单位 间的关系. 2.基本量与基本单位: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做 基本量 ,它 们的单位叫做 基本单位 . 3.导出单位: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.
答案:不是.公式F=ma中各量只有采用国际单位制时公式才适用,不然的话 k≠1.由此可知,物理公式不但确定了物理量之间的关系,也确定了物理量 单位间的关系.
达标测评
随堂演练·检测效果
1.导出单位是由基本单位组合而成的,则下列说法中正确的是( A ) A.加速度的单位是m/s2,是由m,s两个基本单位组合而成的
解析:在利用物理公式进行数值运算中,各物理量的单位均统一到国际单位 后,只代入数值,无需代入各量单位,只在数字后写出正确的单位即可.选项 A,C错误,B,D正确.
误区警示 单位制认识的三个误区
(1)只用一个符号表示的单位不一定是基本单位.例如,牛顿(N)、焦耳(J) 、瓦特(W)等都不是基本单位,而是导出单位. (2)是国际单位的不一定是基本单位.基本单位只是组成国际单位制的七 个基本单位,其余的单位都是导出单位. (3)物理量单位之间的关系可能通过相应的物理公式导出,但并不是所有 物理量的单位都可以互相导出.
(2)什么是导出单位?列举两个你学过的物理量中哪些是导出单位?该导出 单位是借助哪个物理公式推导出来的? 学生: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.加速度的单位是m/s2,它是根据公式a= 来进行推导的;密度的单位是 kg/m3,它是根据密度的计算公式ρ= 来进行推导的. (3)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? 学生:国际计量委员会在1960年的第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.国际单位 制中的基本单位共有7个,这7个基本单位及对应的物理量为:
(教师备用) 例1-1:(2019·抚顺高一检测)测量国际单位制规定的三个力学基本量, 分别可用的仪器是下列哪一组( D ) A.密度计、弹簧测力计、打点计时器 B.米尺、弹簧测力计、秒表 C.秒表、天平、量筒 D.米尺、天平、秒表
解析:国际单位制中的三个力学基本量为质量、长度、时间,它们的 测量仪器分别是天平、米尺、秒表,选项D正确,A,B,C错误.
【例2】 一列质量为1×103 t的列车,机车牵引力为3.5×105 N,运动中 所受阻力为车重的0.01.列车由静止开始做匀加速直线运动,到速度变为 180 km/h,需多长时间?此过程中列车前进了多少千米?(g取10 m/s2)
〚核心点拨〛在运算过程中都要采用国际单位制单位运算.
答案:200 s 5 km
第4节力学单位制
(教师参考) 一、教学目标 知识与技能 1.知道单位制、基本单位及导出单位 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应用 过程与方法 1.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 情感态度与价值观 使学生理解建立单位制的重要性,了解建立单位制的基本思想
信息 两个速度选取了不同的单位制,不能直接比较其大小,应先把它们统一到同 一单位制中,在国际单位制中v1=40 m/s<50 m/s,所以乙同学说得对.
情境链接二 2019年2月美国宇航局(NASA)发射了一枚探测火星气象的卫星,预定于2019年9月抵 达火星.然而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. 调查发现问题出在有些资料的计量单位没有把英制转换成公制,导致太空船的航向 出现微小偏差.日积月累,终于差之毫厘,失之千里.
3.国际单位制中的七个基本物理量和相应的基本单位.
物理量名称 物理量符号
长度 质量 时间 电流 热力学温度 发光强度 物质的量
l m t I T I(IV) n(ν)
单位米名称
千克
秒. 安[培] .
.
单位符 号 m kg s
.A
开[尔文]
K
坎[德拉] cd
摩[尔]
mol
想一想 教材第80页“说一说”中小红说能从单位关系上肯定V= πR3h这个公式是错误的.她的根据是什么? 答案:圆锥的高h和底面半径R的单位都是米,计算公式 V= πR3h得出体 积V的单位是四次方米,从单位上看,显然是错误的.
二、教学重点难点 教学重点 国际单位制、力学三个基本单位 教学难点 规范使用国际单位 三、重难点突破方略 力学单位制的突破方略 【问题与讨论】 请学生们先阅读教材,后回答问题. (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: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.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.
答案:1.× 2.√ 3.× 4.× 5.√ 6.×
课堂探究
核心导学·要点探究
要点一 对单位制的理解 【问题导学】 1.在《水浒传》中,武松、林冲、鲁智深都是身长八尺的大汉.那么,你 知道身长“八尺”是多少米吗?
答案:查找资料知,古时的“一尺”相当于现在的0.23 m,“身长八尺” 也就是相当于现在的1.84 m.
规律方法 单位制在计算中的应用技巧
(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; (2)当各物理量采用国际单位,且运用物理公式进行计算时,公式中各物理 量不必都写上单位,只需在最后的数值上写出正确的单位即可.
(教师备用) 例2-1:质量为10 g的子弹,以300 m/s的水平初速度射入一块竖直固定 的木板,把木板打穿,子弹射出的速度为200 m/s,若木板的厚度为10 cm,试求木板对子弹的平均作用力.
.
(4)在国际单位制中属于基本单位的是
,属于导出单位的是
.
〚核心点拨〛解答该题时一定要区别下列概念:物理量和物理量的单位 ,国际单位制和国际单位,基本单位和导出单位.
解析:(1)属于物理量的是:密度、加速度、质量、长度、时间,即 “A,D,E,H,I”. (2)在国际单位制中,作为基本单位的物理量有:质量、长度、时间.即 “E,H,I”. (3)不属于国际单位制中单位的是厘米,即“G”. (4)在国际单位制中属于基本单位的是秒和千克,即“F,J”,属于导出单 位的是米/秒和牛顿.即“B,C”. 答案:(1)A,D,E,H,I (2)E,H,I (3)G (4)F,J B,C
答案:在国际上采用统一的单位制是非常重要的,也是非常必要的.
【例1】 现有下列物理量或单位,按下面的要求填空.(填序号字母)
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
(1)属于物理量的是
.
(2)在国际单位制中,作为基本单位的物理量的是
.源自文库
(3)在物理量的单位中不属于国际单位制中单位的是
2.美国国家航空航天局(NASA)在20世纪末曾发射过一个火星探测器,但 它由于靠火星过近,结果因温度过高而起火,并脱离轨道坠入火星的大气 层.航空航天局调查事故原因时发现:原来探测器的制造商洛克希德·马 丁公司计算加速度时使用了英制单位,而喷气推动实验室的工程师理所 当然地认为他们提供的数据是以国际单位制算出来的,并把这些数据直 接输入电脑.从这次事故的原因上,你能得到什么启示?
要点二 单位制的应用 【问题导学】 在学习了力学单位制后,李明同学由公式G=mg得g的单位是N/kg,而赵宏 同学由自由落体公式v=gt得g的单位为m/s2,于是二人发生争执,都认为自 己导出的单位正确,到底谁是谁非呢?
答案:都正确,1 N/kg=
=1 m/s2.
【要点归纳】 1.简化表达式书写 在利用物理公式进行计算时,为了在代入数据时不使表达式过于繁杂,我 们要把各个物理量换算到同一单位制中,这样计算时就不必一一写出各物 理量的单位,只要在所求结果后写上对应的单位即可. 2.推导单位 物理公式在确定各物理量的数量关系时,同时也确定了各物理量的单位关 系,所以我们可以根据物理公式中物理量间的关系,推导出物理量的单位.
子弹受力如图所示,则在竖直方向FN,mg大小相等,方向相反,合力为0,由牛顿 第二定律得 F=ma=10×10-3×2.5×105 N =2.5×103 N, 力的方向与运动的方向相反.
答案:2.5×103 N 与运动的方向相反
针对训练2:(2019·萍乡高一检测)美国物理学家于2019年在国家实验室
想一想 力的单位“牛顿”是基本单位吗? 答案:不是.质量的单位“千克”,长度的单位“米”,时间的单位“秒” 是基本单位,由牛顿第二定律推导出力的单位“牛顿”,所以力的单位“ 牛顿”为导出单位. 二、国际单位制 1.单位制: 基本 单位和 导出 单位一起组成了单位制. 2.国际单位制:是一种国际通用的、包括一切 计量 领域的单位制.