第四章第4节力学单位制

力学单位制 1998年2月 美国宇航局发射一枚探测火星气象的卫星 预定于1999年9月23日抵达火星 原因 出在有些资料的计量单位没有把英制转换成公制 工程承包商洛克希德马丁公司提供的资料是以英制的 磅 为单位 喷射推进实验室 国家实验室 使用公制 导航员认定启动小推进器的力是以公制的 牛顿 为单位 不料 结果导致太空船的航向出现微小偏差 结果 卫星没有进入预定的轨道却陷入了火星大气层烧毁 卫星的造价就高达1 25亿美元 在物理学中 用数量关系来表示一个物理量 除一些比例系数只有数字部分外 通常都包含数字部分和单位 如 长度 位移 x 10m 物体的质量 m 5kg 时间 t 20s 数字部分 单位部分 物理学的关系式确定了物理量之间的关系 也指它确定了物理量之间的单位关系 例如 m s m s2 F ma 1N 1kg m s2 力学单位制 复习与思考 物理学的关系式 国际单位制 各国家或者各个地区 如果对一些物理量或者计量没有一个统一标准 将妨碍相互之间的交流 中国历史上 秦始皇统一度量衡 战国时期 各国的度量衡都不一样 秦始皇统一度量衡 使长度 容量 重量 都有了统一的标准 便利了经济的发展 秦朝还统一了货币 秦政府规定把秦国的圆形方孔钱 作为统一的货币 通行全国 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 简称SI 一 SI基本单位 力学单位制 单位制 SI中的非基本单位 也不是导出单位 除了SI单位制 还有厘米 克 秒单位制 力学单位制 单位制 力学单位制 单位制 力学是研究物体运动变化的过程中力与运动关系的 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 最普遍 所以这三个物理量也最基本 事实表明 用这三个量做基本单位 可以使力学中的单位数目最少 根据物理公式中其他物理量和基本物理量的关系 推导出的物理量的单位 从根本说 所有的物理量都是由基本物理量构成的 在力学范畴内 所有的力学量都是由长度 质量和时间这三个基本物理量组成的 因此基本物理量的单位选定也就决定了其他导出物理量的单位 二 导出单位 力学单位制 单位制 速度公式v s t 位移单位选m 时间单位选s 速度的单位是m s 加速度公式为a v1 v0 t 速度单位是m s 时间单位是s 则加速度的单位是m s2 牛顿第二定律公式为F ma 质量单位选kg 加速度单位选m s2 则力的单位是N kg m s2 三 单位制 基本单位和导出单位的总和叫做单位制 由于基本单位的选择不同 历史上力学中出现了厘米 克 秒制和米 千克 秒制两种不同的单位制 工程技术领域还有英尺 秒 磅制等单位制 力学单位制 单位制 常用的力学量的SI单位 导出单位 1 基本单位长度单位 米 m 质量单位 千克 kg 时间单位 秒 s 2 导出单位 速度单位 米 秒 m s 加速度单位 米 秒2 m s2 力的单位 牛顿 N 四 力学中的国际单位制 SI 力学单位制 单位制 知识应用 1 在运用公式进行计算中 要将各物理量的单位统一在同一单位制中 2 力学单位制可以帮助我们检查记忆中物理公式是否正确和检查运算过程与结果 3 统一使用力学单位制进行计算可以避免一些不必要的失误 如将36km h和36m s混淆 拿前者在基本单位中进行运算 导致结果出错 例一 质量100g的物体 受到力F 0 2N的作用由静止开始运动 则物体速度达40cm s所用的时间为多少 解题 如果直接将各值代入 得 此种解法看不出时间t是多少秒或者多少分的常规认识 不直观 例一 质量100g的物体 受到力F 0 2N的作用由静止开始运动 则物体速度达40cm s所用的时间为多少 解题 如果全部按照基本单位代入 按国际单位制统一各已知量的单位后 不必一一写出各物理量的单位 既不是国际单位 也不是导出单位 1 给出下列物理量或单位 请按要求填空 A 米 B 牛顿 C 加速度 D 米 秒2 E 质量 F 千克 G 时间 H 秒 I 分钟 J 位移 K 厘米 L 千克 米3 M 焦耳 1 在国际单位制中作为基本单位的是 2 属于导出单位的是 3 物理量是 其中属于矢量的是 属于标量的是 AFH BDLM CEGJ 力学单位制 课后练习 课堂练习 CJ EG 2 质量为500g的物体受力作用后获得10m s2的加速度 则物体受到的合外力为多少牛 解析 从题中可看出 题目已给出了物体的质量和加速度 但均不是国际单位 因此需将其单位换成国际单位制中的单位 物体质量m 500g 0 5kg物体的加速度a 10cm s2 0 1m s2由牛顿第二定律 F ma得物体受到的合外力F 0 5 0 1N 0 05N利用国际单位制运算时 不需要带单位运算 只要在每一个结果的后面写上正确单位即可 力学单位制 课堂练习 单位制 基本单位 导出单位 1 米 m 2 千克 Kg 3 秒 S 4 安培 A 5 开尔文 K 6 坎德拉 cd 7 摩尔 mol 力学单位制中的三个基本单位