高中4 力学单位制学案设计

第4节　力学单位制

学习目标

1.了解什么是单位制,知道力学中的几个基本量以及它们的基本单位。

2.知道力学中除了长度、质量、时间以外的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、文化的交流与发展。

4.了解单位制在物理学中的重要意义,能在运算中规范使用物理单位。

自主预习

一、基本单位

1.基本单位: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　　　　单位,由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量叫作　　　　量,推导出来的相应单位叫作　　　　。 

2.单位制:　　　　单位和　　　　单位一起就组成了一个单位制。 

二、国际单位制

国际单位制: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。

1.国际单位制中的基本量

国际单位制中选定　　　　、　　　　、　　　　、电流(I)、热力学温度(T)、物质的量(n)、发光强度(I)七个量为基本量。 

2.国际单位制中的力学基本单位

长度l,单位:　　　;质量m,单位:　　　;时间t,单位:　　　。 

课堂探究

一、基本单位

【问题导学】 阅读课本,思考以下问题。

1.导出单位和基本单位是通过什么建立联系的?

2.质量、长度、时间、速度、加速度的单位都有哪些?

二、国际单位制

【问题导学】 什么是国际单位制?国际单位制中力学基本单位共有几个?它们分别是什么?

国际单位制的基本单位

　　三、例题展示

【例题】 光滑水平面上有一个静止的物体,质量是700 g,在1.4 N的水平恒力作用下开始运动。那么,5 s末物体的速度的大小是多少?5 s内它的位移的大小是多少?

【变式训练】 质量m=200 g的物体以加速度a=20 cm/s2做匀加速直线运动,则关于它受到的合外力的大小及单位,下列运算既简洁又符合一般运算要求的是(　　)

A.F=200×20=4 000 N

B.F=0.2×0.2 N=0.04 N

C.F=0.2×0.2=0.04 N

D.F=200×20 N=4 000 N

【思考与讨论】 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V=πr3h。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?

课堂练习

1.下列有关力学单位制的说法中正确的是(　　)

A.在有关力学的分析和计算中,只能采用国际单位制,不能采用其他单位制

B.力学单位制中,选为基本单位的物理量有长度、质量和速度

C.力学单位制中,国际单位制中的基本单位有kg、m和N

D.单位制中的导出单位可以用基本单位来表达

2.在解一文字计算题时(由字母表达结果的计算题),一个同学解得x=F2m(t1+t2),用单位制的方法检查,这个结果(　　)

A.可能是正确的

B.一定是错误的

C.如果用国际单位制,结果可能正确

D.用国际单位制,结果错误,如果用其他单位制,结果可能正确

3.一物体在2 N的外力作用下,产生10 cm/s2的加速度,求该物体的质量。下列几种不同的求法,其中单位运用正确、简洁而又规范的是(　　)

A.m== kg=0.2 kg

B.m===20=20 kg

C.m== kg=20 kg

D.m===20 kg

核心素养专练

1.(多选)下列物理量的单位是导出单位的是(　　)

A.力的单位N B.压强的单位Pa

C.长度的单位m D.加速度的单位 m/s2

2.(多选)关于物理量或物理量的单位,下列说法中正确的是(　　)

A.在力学范围内,国际单位制规定长度、质量、时间为三个基本物理量

B.为了纪念牛顿,人们把“牛顿”作为力学中的基本单位

C.1 N/kg=1 m/s2

D.“米”“千克”“秒”都属于国际单位制的单位

3.(多选)下列说法中正确的是(　　)

A.在单位制中,若采用cm、g、s作为基本单位,力的单位是N

B.在单位制中,若力的单位是N,则是采用m、kg、s为基本单位

C.N是国际单位制中的一个基本单位

D.N是国际单位制中的一个导出单位

4.物体静止在水平面上,当用F1=5 N的水平拉力拉物体时,物体的加速度为a1=100 cm/s2,当用F2=8 N的水平力拉物体时,加速度为a2=200 cm/s2。求:

(1)物体的质量;

(2)物体所受摩擦力的大小。

5.一辆质量为4 t的汽车在水平地面上匀速行驶,某个时刻关闭发动机,经过20 s滑行40 m而停止下来,求汽车所受阻力的大小。

参考答案

自主预习

一、1.基本量　基本　导出　导出单位

2.基本　导出

二、1.质量(m)　长度(l)　时间(t)

2.米(m)　千克(kg)　秒(s)

课堂探究

【例题】

例题分析:由于物体竖直方向上受力平衡,水平方向上的作用力为恒力,所以物体沿水平方向做初速度为0的匀加速直线运动。

由牛顿第二定律求出物体的加速度,再根据匀变速直线运动的速度与时间关系式和位移与时间关系式,就可以求出速度和位移。

例题解答:以静止的物体为研究对象。m=700 g=0.7 kg。

根据牛顿第二定律,有

a===2 N/kg=2 m/s2

初速度v0=0,根据匀加速直线运动的速度与时间关系式,有v=at=2 m/s2×5 s=10 m/s

根据匀变速直线运动的位移与时间关系式,有

x=at2=×2 m/s2×25 s2=25 m。

题目的已知量的单位都用国际单位制的单位表示时,计算的结果也是用国际单位制的单位表示的。既然如此,在统一已知量的单位后,就不必写出各量后面的单位,只在数字计算式后面写出正确的单位就可以了。这样,上面的计算过程就可以写成:

a== m/s2=2 m/s2

v=at=2×5 m/s=10 m/s

x=at2=×2×25 m=25 m

【变式训练】 B

【思考与讨论】

由V=πr3h,可得V的单位是m4,与体积的单位m3相矛盾,说明该公式是错误的。

课堂练习

1.D　2.B　3.C

核心素养专练

1.ABD　2.ACD　3.BD

4.(1)3 kg　(2)2 N

5.800 N