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4.4 力学单位制
第四章 运动和力的关系
本节目标
1. 物理观念：大体了解国际单位制，知道国际单位制中力学的三个基本单位。
2. 物理观念：知道基本单位和导出单位的概念。
3. 物理观念：知道物理学的关系式在确定了物理量之间的关系时，也确定了物理量的单位之间的关系。
4. 科学思维：初步掌握量纲分析法。
基本单位
单位制和国际单位制
单位制的应用（量纲分析）
课堂导入
数学奇才
1米=100厘米
100厘米=10厘米×10厘米
10厘米×10厘米=0.1米×0.1米
0.1米×0.1米=0.01米
最后证得：1米=0.01米
虽然我不懂，但是总觉得哪里不对
01
基本单位
1.1 单位的重要性
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烧毁。
基本情况
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!
火星气候探测者号任务失败的主要原因是人为因素，因为火星气候探测者号上的飞行系统软件使用公制单位牛顿计算推进器动力，而地面人员输入的方向校正量和推进器参数则使用英制单位磅力，导致探测器进入大气层的高度有误，失之毫厘，谬以千里，最终瓦解碎裂。NASA在此后的所有任务中小心地避免这个因计量单位混淆所造成的错误。
1.2 秦始皇统一度量衡的重大意义
春秋战国时期，由于诸侯割据，政权分散，度量衡也无法保持一致。秦始皇统一全国（公元前221）后,为 适应生产和政治的需要，即推行“一法度衡石丈尺，车同轨，书同文字”。颁发了统一度量衡诏书，制定了一 套严格的管理制度，这些措施有利于中央集权，保证了 度量衡的准确一致，为中国两千多年封建社会的度量衡制奠定了基础。
1.3 当代统一量度的进程
在1875以前年全世界没有统一的单位，如长度的单位：
法国人：米
英国人：英尺
中国人：尺
在国际交流中非常不方便： 1875年法国政府邀请20个国家政府代表 来商讨成立国际计量局
1.4 基本量、基本单位
基本量：在物理学中，选定几个物理量的单位，就能利用物理量之间的关系推导出其他物理的单位，这些被选定的物理量叫基本量，他们的单位叫基本单位．
基本量 基本单位
长度 km; m; dm; cm; nm; 光年等
时间 s; min; h; 天；月；年等
质量 Kg; g; mg等
1.5 导出量、导出单位
根据物理学的关系式由基本单位推导出的单位叫做导出单位
导出量 物理学关系式 导出单位
速度 m/s、 cm/s、km/h、 dm/s
加速度 m/s2、 cm/s2
合外力 F＝ma 1N=1kg·m/s2
02
单位制和国际单位制
2.1单位制
单位制：基本单位和导出单位一起组成了单位制．
物理量类别 物理量 单位 单位类别
单位制 基本量 长度 km; m; dm; cm; nm; 光年等 基本单位
时间 s; min; h; 天；月；年等 质量 Kg; g; mg等 导出量 速度 m/s、 cm/s、km/h、 dm/s 导出单位
加速度 m/s2、 cm/s2 力 1N=1kg·m/s2 2.2 国际单位制
不同的速度单位，谁冲得快？
11 m/s
7200 dm/min
3.6 km/h
统一！
基本量不同
基本单位不同
单位制不同
不方便交流
国际单位制
2.2 国际单位制
1.国际单位制：国际通用的，包括一切计量领域的单位制．
2. 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表：
物理量名称 物理量符号 单位名称 单位符号
长度 l 米 m
质量 m 千克(公斤) kg
时间 t 秒 s
电流 I 安[培] A
热力学温度 T 开[尔文] K
发光强度 Iv 坎[德拉] cd
物质的量 n 摩[尔] mol
力学国际单位制
2.2 国际单位制
3.非国际单位
物理量 单位 符号
长度 厘米 cm
毫米 mm
分米 dm
时间 小时 h
分钟 min
日等等
质量 克 g
吨 t
毫克 mg
除了SI单位制，还有厘米·克·秒单位制
2.3 力学中的国际单位
力学中的国际单位制
类别 物理量名称 物理量符号 单位名称 单位符号
基本单位 长度 l 米 m
质量 m 千克(公斤) kg
时间 t 秒 s
导出单位 速度 v 米每秒 m/s
加速度 a 米每二次方秒 m/s2
力 F 牛顿 N
为什么选取质量、长度、时间作为力学的基本量
力学的研究对象是物体在运动过程中力与运动的关系，因此联系物体自身属性的量（质量）和反映空间尺度的量（长度）以及时间，必然与物体受力后的运动变化联系得最密切、最普遍，所以质量、长度和时间再力学中有最基本的地位
2.3 力学中的国际单位
力学中的国际单位制
类别 物理量名称 物理量符号 单位名称 单位符号
基本单位 长度 l 米 m
质量 m 千克(公斤) kg
时间 t 秒 s
导出单位 速度 v 米每秒 m/s
加速度 a 米每二次方秒 m/s2
力 F 牛顿 N
为什么选取质量、长度、时间作为力学的基本量
力学的研究对象是物体在运动过程中力与运动的关系，因此联系物体自身属性的量（质量）和反映空间尺度的量（长度）以及时间，必然与物体受力后的运动变化联系得最密切、最普遍，所以质量、长度和时间再力学中有最基本的地位
2.4 重要补充
(1)基本单位不一定是国际单位制单位，例如，km是基本单位而非国际单位制单位；
(2)国际单位制单位也可以是导出单位而非基本单位，例如，“N”是国际单位制单位，但不是基本单位．
03
单位制的应用
3.1 量纲分析法
量纲：撇开单位的大小，表征物理量的性质和类别。
力学中基本物理量的量纲：
长度l的量纲记为L=[l]
质量m的量纲记为M=[m]
时间t的量纲记为T=[t]
可以根据量纲大体地判断所得结果是否正确。如在某次问题解决过程中所得加速度的单位为m/s。那么，这个结果一定是错误的。
3.2 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一一都写上单位，只需在最后的数值上写出正确的单位即可．
本节结束

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