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第4节 力学单位制
第四章 运动和力的关系
人教版（2019）必修第一册
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计量一头大象的质量时常用吨（t）做单位，但在计量人的质量时却用千克（kg）做单位。自由落体加速度g的单位是米每二次方秒（m/s2），在初中学习时，g的单位曾用牛顿每千克（N/kg）。这些单位的使用有什么规则吗？
物理观念 1. 物质观念：理解基本量与基本单位，像质量、长度、时间是力学基本量，对应基本单位为千克、米、秒 ，明确其对构建单位制的基石作用。认识导出量与导出单位，知道速度、加速度等导出量，由基本量经物理关系推导，单位如米每秒、米每二次方秒。
2. 运动与相互作用观：借助单位制理解运动学公式，明确公式中各物理量单位关系，如匀变速直线运动公式里速度、加速度、位移等单位联系。通过单位制深入领会牛顿运动定律，知晓力的单位牛顿由质量、加速度单位导出，F=ma不仅是数量关系，也是单位关系。
科学思维 1. 模型建构：构建单位制模型，区分基本单位、导出单位，明晰其组成结构。利用单位制简化物理计算，将已知量统一为国际单位，使计算简洁，减少错误。
2. 科学推理：依据物理公式推导物理量单位，像从功率定义P=W/t推导功率单位瓦特。运用单位制判断物理表达式正误，若表达式单位不匹配，结果大概率错误。
学习目标
科学探究 1. 问题提出：从生活与实验中发现单位相关问题，如不同测量工具单位差异，思考统一单位必要性。针对物理量单位关系提出探究课题，如探究加速度单位不同表示形式内在联系。
2. 证据收集：通过实验测量获取物理量数据，分析数据中单位规律，如测量自由落体运动位移、时间，研究速度、加速度单位。查阅资料了解单位制发展历程，收集不同时期单位制信息，对比分析。
科学态度 与责任 1. 科学本质：认识单位制是科学研究重要规范，是物理知识体系基础，确保科学交流、计算准确。理解单位制随科学发展不断完善，新理论、实验推动单位制变革。
2. 科学伦理：在物理学习、研究中，严谨规范使用单位，杜绝因单位错误导致结果偏差，保证科学研究严肃性。宣传单位制重要性，让更多人了解其在科学、生活中的价值 。
学习目标
重点难点
重点 1.基本量与基本单位；
2.导出量和导出单位。
难点 1．应用单位制对结果进行检验。
1. 基本单位
2. 国际单位制
3. 课堂总结
4. 练习与应用
5. 提升训练
学习内容
第4节 力学单位制
一、基本单位
第4节 力学单位制
一、基本单位
如图,某老师健身跑步的速度可以达6 m/s,某人骑自行车的速度为19 km/h。
仅凭所给两个速度的数值能否判断健身跑步的速度与骑自行车的速度的大小关系
由于两个速度的单位不同,故不能直接比较它们数值的大小,应先换算成同一单位,再进行比较。
一、基本单位
1.基本量、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基本量,它们相应的单位叫基本单位。
2.导出量、导出单位
由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量叫导出量,推导出来的相应单位叫导出单位。
3.单位制
基本单位和导出单位一起组成了一个单位制。
一、基本单位
4.国际单位制中的七个基本量和相应的基本单位
物理量名称 物理量符号 单位名称 单位符号
长度 l 米 ___
质量 ___ 千克(公斤) kg
时间 t 秒 __
电流 I 安[培] ___
热力学温度 ___ 开[尔文] K
物质的量 n,(ν) 摩[尔] mol
发光强度 I,(Iv) 坎[德拉] cd
m
m
s
A
T
一、基本单位
【例1】 (多选)下列关于单位制及其应用的说法正确的是
A.基本单位和导出单位一起组成了单位制
B.选用的基本单位不同,构成的单位制也不同
C.在物理计算中,如果所有已知量都用同一单位制中的单位表示,只要正确
应用公式,其结果的单位就一定是用这个单位制中的单位来表示的
D.一般来说,物理公式主要确定各物理量间的数量关系,并不一定能确定单
位关系
一、基本单位
【解析】基本单位和导出单位一起组成了单位制,选项A正确;
选用的基本单位不同,构成的单位制也不同,选项B正确;
在物理计算中,如果所有已知量都用同一单位制中的单位表示,只要正确应用公式,其结果的单位一定是用这个单位制中的单位来表示的,选项C正确;
物理公式可以确定各物理量间的数量关系,同时也可以确定单位关系,选项D错误。
一、基本单位
【例2】(多选)在下面的物理量和单位中,叙述正确的是
①力　②牛　③米/秒　④速度　⑤长度　⑥质量　⑦千克　⑧时间　
⑨克
A.属于国际单位制中基本单位的是②⑦
B.属于国际单位制中导出单位的是②③⑦
C.属于基本量的是⑤⑥⑧
D.属于国际单位的是②③⑦
一、基本单位
【解析】属于基本量的是⑤长度、⑥质量和⑧时间,C正确;
属于国际单位的是②牛、③米/秒和⑦千克,其中⑦是国际单位的基本单位,②③是国际单位的导出单位,A、B错误,D正确。
二、国际单位制
第4节 力学单位制
二、国际单位制
如果采用不同的物理量作为基本量，或者虽然采用相同的基本量，但采用的基本单位不同，导出单位自然随之不同，从而产生不同的单位制。不同的地区使用不同的单位制，不方便交流。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，叫作国际单位制,简称SI。
在力学范围内，规定长度、质量、时间为三个基本量，对热学、电磁学、光学等学科，除了上述三个基本量和相应的基本单位外，还要加上另外四个基本量和它们的基本单位，才能导出其他物理量的单位。
二、国际单位制
秒的定义：
铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631 770个周期的持续时间为1 s。现在测量时间的最精准仪器是原子钟。
二、国际单位制
米的定义：
光在真空中 时间间隔所经路径的长度。
二、国际单位制
千克的定义：
国际千克原器的质量为1千克 。国际千克原器是1889年第一届国际计量大会批准制造的，它是一个用铂铱合金制成的圆柱体，高度和直径均为39 mm。2018年，第26届计量大会决定，千克由普朗克常量h及米和秒定义， 1 kg ＝ h/6.62607015×10-34m2 ·s-1
二、国际单位制
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
　由V=πR3h,可得V的单位是m4,与体积的国际单位m3相矛盾,说明该公式是错的。
二、国际单位制
【例3】(2024·湖南岳阳一中期末)在解答一道已知量完全由字母表达结果的计算题时,一个同学解得某物体位移的表达式如下,请你用单位制的知识判断,下面结果可能正确的是
A.(t1+t2) B.(+)
C.(t1+t2) D.(t1+t2)
二、国际单位制
【解析】(t1+t2)用单位制表示为 s=m/s,不是位移的单位,A错误;
(+)用单位制表示为 s2=m,是位移的单位,B可能正确;
(t1+t2)用单位制表示为 s=kg·m2/s3,不是位移的单位,C错误;
(t1+t2)用单位制表示为 s=,不是位移的单位,D错误。
二、国际单位制
【例4】雨滴在空气中下落速度比较大时,受到的空气阻力与其速度的二次方成正比,与其横截面积成正比,即f=kSv2。则比例系数k的单位是
A.N·s2/m3 B.N·s/m4
C.N·s2/m4 D.N·s4/m2
【解析】由公式得k=,则其单位为=,C正确。
二、国际单位制
【例5】光滑水平桌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末物体的速度大小是多少 5 s内它的位移大小是多少
【解析】根据牛顿第二定律,物体的加速度a===2 N/kg=2 m/s2
5 s末物体的速度v=at=2 m/s2×5 s=10 m/s
5 s内物体的位移x=at2=×2 m/s2×25 s2=25 m
上述计算过程可简化为a== m/s2=2 m/s2，v=at=2×5 m/s=10 m/s
x=at2=×2×25 m=25 m。
二、国际单位制
【总结提升】单位制的四个主要应用
1.简化计算过程的单位表达:在解题计算时,已知量均采用国际单位制,计算过程中不用写出各个量的单位,只要在式子末尾写出所求量的单位即可。
2.推导物理量的单位:物理公式确定了各物理量的数量关系的同时,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。
二、国际单位制
【总结提升】单位制的四个主要应用
3.判断比例系数的单位:根据公式中物理量的单位关系,可判断公式中比例系数有无单位,如公式F=kx中k的单位为N/m,Ff=μFN中μ无单位,F=kma中k无单位。
4.单位制可检查物理量关系式的正误:根据物理量的单位,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。
三、课堂总结
第4节 力学单位制
五、课堂总结
力学单位制
对单位制的理解
基本量：被选定的物理量
基本单位：被选定的基本量的单位
国际单位制(SI)
基本单位
导出量：由基本量根据物理关系推导出来的
导出单位：导出量的单位
力学：米(m)、千克(Kg)、秒(s)
电学：安培(A)
热学：开尔文(K)、摩尔(mol)
光学：坎德拉(cd)
单位制的应用
推导物理量的单位、简化计算表达式
四、练习与应用
第4节 力学单位制
四、练习与应用
四、练习与应用
四、练习与应用
四、练习与应用
四、练习与应用
五、提升训练
第4节 力学单位制
五、提升训练
五、提升训练
五、提升训练
五、提升训练
五、提升训练
五、提升训练

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