高中物理人教版 (新课标)必修14 力学单位制图片课件ppt

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一次因单位失误而导致的事故 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，但由于它飞得离火星太近，结果因温度过高而起火，并脱离轨道坠入火星大气层。航空航天局调查事故原因时发现：原来探测器制造商洛克希德·马丁公司计算加速度时的力使用了英制单位，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国际制单位算出来的，并把这些数据直接输入电脑。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。
（1）基本量：在物理学中，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，这些被选用的物理量叫基本量。 （2）基本单位：基本量的单位。 （3）导出单位：由基本量根据物理公式推导出来的其他物理量的单位。 例如：利用v=x/t可以推导出速度的单位（m/s）；利用公式a=(v-v0)/t可以推导出加速度的单位（m/s2）；利用Ｆ＝ma可以推导出力的单位（kg·m/s2）。 说明：物理公式在确定物理量的数量关系的同时，也确定了物理量的单位关系。 （4）单位制：基本单位和导出单位一起组成了单位制。 （5）国际单位制 国际上通用的，包括一切科学技术领域的单位制，在1960年第11届国际计量大会上通过的以米、千克、秒制为基础的国际单位制（简称SI）。
国际单位制中的七个基本物理量和相应国际单位制中的基本单位如下表：
学点2 单位制在物理计算中的应用
（1）根据单位制的单位和已知的导出单位，可以利用物理公式推导出其他物理量的单位，并确定该公式的比例常数。例如，在国际单位制中，根据牛顿第二定律定义是质量为1 kg的物体产生1 m/s2加速度的力为1 N，即1 N=1 kg·m/s2，这时F=kma中，k=1，所以F=ma。 （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。
【例1】一次小明在做物理作业时，推导出某物体运动时的位移s、初速 度v0、加速度a和时间t之间有下面的关系：s=v0t2+1/2at3，小明以为 发现了一条新的运动规律，高兴地拿去给老师看，老师一看，立即 遗憾地告诉他，这个公式是错误的，不可能有满足这个公式的运动。 聪明的同学，你能很快看出该式的错误吗？
【解析】作为表示物理规律的方程，它两边的单位必须是相同的，不妨设速度、加速度、时间分别是1 m/s、1 m/s2、1 s，代入 s=v0t2+1/2at3中，得： s=1 m/s×(1 s)2+1/2×1 m/s2×(1 s)3=3/2×m×s 我们知道，位移的单位是米，可见上式中左右两边单位不相同，因此，可判断公式s=v0t2+1/2at3是错误的，不可能有什么运动服从它。
【评析】利用单位来检查物理公式的对错是单位制的重要功能之一。依据公式两边单位是否相同能迅速加以判断。
选定了长度的单位m、质量的单位kg、时间的单位s之后，就足以导出力学中其他所有的物理量的单位，但必须依据相关的公式。现有一个物理量及其表达式为 ，其中M是质量，r是长度量，又已知G的单位是N·m2·kg-2，据此能否推知A是什么物理量？
【例2】质量m=200 g的物体，测得它的加速度a=20 cm/s2，则关于它所受的合力的大 小及单位，下列运算既简捷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=0.2 kg×0.2 m/s2=0.04 N
【解析】A中各量未统一到国际单位，结果却用国际单位，A错；C中第二项缺单位，C错，D太繁琐，故选B。
【评析】解物理题时，只要采用了国际单位制，就不必每个物理量都带单位，这样会使计算简捷规范。
请分析说明为什么选“kg、m、s”作为力学的基本单位？
因为力学是研究物体运动变化过程中力与运动的关系的，因此，联系物体自身性质的量（质量）和空间尺度的量（长度）以及时间，必然与物体受力后运动变化联系得最密切、最普通，所以这三个物理量也最基本。事实也表明，用这三个量做基本单位，可使力学的基本单位数目最少，所以在力学中规定m、kg、s为国际单位制的基本单位。