人教版必修一 4.4 力学单位制 教案 （1）.doc

本节内容既相对独立，又与所有物理学内容相关联，之前没有对单位制进行专门介绍，此后也不再有专门的内容安排，但单位制意识要一直贯穿于整个学习过程。所以让学生了解其重要性、建立单位制意识、规范熟练地应用是这节课的主要任务。本节的有关概念抽象，在表达、运动时容易出错，教学中要加以强化。1.教学重点（1）什么是基本单位，什么是导出单位；（2）力学中的三个基本单位； （3）单位制。2.教学难点统一单位后，计算过程的正确书写。【新课导入】 各个国家、地区以及各个历史时期，都有各自的计量单位。仅以长度为例，欧洲曾以手掌的宽度或长度作为长度的计量单位，称为掌尺。在英国，1掌尺相当于7.62cm；而在荷兰，1掌尺却相当于10cm。英尺是8世纪英王的脚长，1英尺等于0.304 8m。10世纪时英王埃德加把自己大拇指关节间的距离定为1英寸，1英寸为2.54cm，这位君王又别出心裁，想出了“码”这样一个长度单位。他把从自己的鼻尖到伸开手臂中指末端的距离91cm，定为1码.到了1101年，亨利一世在法律上认定了这一度量单位，此后，“码”便成为英国的主要长度单位，一直沿用了1 000多年。在我国亦有“伸掌为尺”的说法。我国三国时期（公元3世纪初）王肃编的孔子家语一书中记载有：“布指知寸，布手知尺，舒肘知寻.”两臂伸开长八尺，就是一寻；从秦朝（约公元前221年）至清末（约公元1911年）的2 000多年间，我国的“尺”竟由1尺相当于0.230 9 m到0.355 8 m的变化，其差别相当悬殊。【讨论与交流】 单位的不统一会造成什么样的困难？参考答案：单位的统一有利于各个国家之间、一个国家各个地区之间进行文化交流和经贸往来，可以促进 学文化尽快地发展，使全球人类能够共享光明，共享人类文明进步的成果。物理量之间彼此都是相互联系的，在物理公式中，等式两边既要求数量相等，又要求单位统一。因此没有必要给所有的物理量都规定一个单位，只要选出若干个物理量并规定其单位后，其它物理量的单位则可用四公式推导出来，那么怎样构成单位制呢？本节课我们就来共同学习这个问题。 学 新课教学一、单位制1、基本量和基本单位由位移和时间求速度时，所用的关系式为。如果位移用米做单位，时间用秒做单位，得出的速度单位就是米每秒。已知速度的变化量和发生这个变化所用的时间，要由此求加速度时，所用的关系是。如果速度的单位用米每秒，时间的单位用秒，得出的加速度的单位就是米每二次方秒。由此可见，当我们说 “物理学的关系式确定了物理量之间的关系”时，也指它确定了物理量的单位间的关系。再看牛顿第二定律。如果在fma这个关系式中，m的单位用千克，a的单位用米每二次方秒，得出的力的单位就一定是千克米每二次方秒。这个名称太长，我们给了它一个简单的名称牛顿。从这些例子我们看出，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。（1）基本量人们根据需要选定的物理量叫做基本量。在不同学 中和不同时期，选定的基本物理量有所不同。在力学中选定的基本物理量是：长度、质量和时间。在现行的国际单位制中，基本物理量有长度、质量、时间、电流、热力学温度、发光强度和物质的量等七个基本物理量。（2）基本单位给基本量制定出的计量单位叫做基本单位。在力学范围内，国际单位制规定长度、质量、时间为三个基本量，它们的单位米（m）、千克（kg）、秒（s）为基本单位。对于热学、电磁学、光学等学 ，除了上述三个基本量和相应的基本单位外，还要加上另外的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。2、导出物理量和导出单位（1）导出物理量根据物理量的定义，由基本物理量组合成的物理量。例如：速度就是一个导出物理量，它是以物体的位移和所经历的时间的比值来定义的，因此它是由长度和时间这两个基本物理量组合而成的物理量。导出物理量和基本物理量（或导出物理量），还可以组成新的导出物理量。从根本上说，所有的导出物理量都是由基本物理量构成的。(物理公式在确定物理量的数量的同时，也确定了物理量的单位关系)（2）导出单位根据物理公式推导出的导出物理量的单位。有些导出物理量的单位还具有专门名称，如力（n）、能量（j）、频率（h ）、电压（v）、电阻（）等。举例：对于公式，如果位移x的单位用m，时间t的单位用s；我们既可用公式得到v、x、t之间的数量关系，又能够确定它们单位之间的关系，即可得到速度的单位是m/s。再结合公式，就可以推导出加速度的单位是m/s2。用公式fma时，当质量用kg做单位，加速度用m/s2做单位，求出的力的单位就是kgm/s2，也就是n，并且我们也能得到力、质量、加速度之间的数量关系。 3、单位制基本单位和导出单位一起组成了单位制（system of units）。实际上单位制由基本单位、导出单位、辅助单位及词头等来构成。 学 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。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，叫做国际单位制（lesysteme international dunites，法文），简称si。国际单位制的基本单位物理量的名称 学 单位名称单位符号长度米m质量千克（公斤）kg时间秒s电流安（培）a热力学温度开（尔文）k物质的量摩（尔）mol发光强度坎（德拉）cd二、单位制在物理计算中的作用1、已知量与待求量统一为同一单位制中的单位例题 一个原来静止的物体，质量是7kg，在14n的恒力作用下，5s末的速度是多大？5s内通过的位移是多少？分析 物体的受力情况是已知的，需要分析它的运动情况。物体原来是静止的，初速度v00，在恒力的作用下产生恒定的加速度，所以它做初速度为零的匀加速直线运动。已知物体的质量m和所受的力f，根据牛顿第二定律fma求出加速度a，再根据匀加速直线运动速度与时间的关系和位移与时间的关系，就可以求出5s末的速度v和5s内的位移x。解 根据已知条件，m7 kg，f14 n，t5 s根据牛顿第二定律，有a2n/kg2m/s2vat2m/s25s10m/sxat22m/s225s225m。点评：我们看到，题中的已知量的单位都用国际单位制表示时，计算的结果也是用国际单位制表示的。既然如此，在统一已知量的单位后，就不必一一写出各量后面的单位，只在数字后面写出正确的单位就可以了。这样，上面的计算就可以写成：am/s22m/s2vat25m/s10m/sxat2225 m25m。总结：通过分析实例，培养学生分析问题、解决问题的能力，同时体会单位制的意义。【巩固训练】 学 质量m200g的物体，测得它的加速度为a20cm/s2，则关于它所受的合力的大小及单位，下列运算既正确又符合一般运算要求的是（bd）af20020400n； bf0.20.2n0.04n：cf0.20.20.04； df0.2kg0.2m/s2 0.04n2、利用单位特征检验等式及判断答案的正确性例如：很多同学往往把匀变速直线运动的位移公式错写成xv0tat/2，这样公式中各项及等式两边的单位将不统一。再如：石块a自塔顶从静止自由下落m米时，石块b刚好从距塔顶n米处从静止自由下落，结果两石块同时到达地面，则塔高为a(mn)2/4mb(mn) /(mn) cm/4(mn)dmn在所给的四个选项中，符合高度单位的只有a项，因此可迅速选出答案。3、进行单位换算在单位换算中，利用单位制得出的各单位之间的关系，能使单位换算更简捷。【巩固训练】现有下列物理量或单位，按下面的要求填空：a：质量；b：n；c：m/s2 d：密度；e：m/s；f：kg；g：cm；h：s；i：长度；j：时间。属于物理量的是 。（adij）在国际单位制中作为基本单位的物理量有 ；（aij）在国际单位制中属于基本单位的有 （fh），属于导出单位的有 。（bce）【课堂训练】 1一个原来静止在光滑水平面上的物体，质量是20 kg，在两个大小都是50 n且互成120角的水平外力作用下，3 s末物体的速度是多大？3 s内物体的位移是多少？解析：两个大小都是50 n且互成120角的水平外力的合力大小为50 n，方向在这两个力的角平分线上，且与水平面平行。由于水平面光滑，故水平方向上没有滑动摩擦力，根据牛顿第二定律，有a m/s22.5 m/s2由运动学公式得vat2.53 m/s7.5 m/sxtt m11.25 m.点拨：在整个计算过程中所有物理量都采用国际单位制.就不需要在运算过程中每一步都将物理量代入布置作业教材第79页问题与练习。说一说有时候根据物理量的单位能够查出运算或者印刷中的错误。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。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？板书设计4力学单位制一、单位制1、基本量和基本单位（1）基本量人们根据需要选定的物理量叫做基本量。（2）基本单位给基本量制定出的计量单位叫做基本单位。2、导出物理量和导出单位（1）