重庆二外学案(4.4力学单位制).doc

重庆二外新课程背景下高中物理学案模板.2课时课题：力学单位制一、学习目标1.知道什么是单位制，什么是基本单位，什么是导出单位；2.知道物理公式和物理量的关系；3.知道力学中的三个基本单位；4.明确单位制在物理计算中的应用。二、预习指南节次自然段自 主 学 习第四章第四节1（78页）你知道的力学单位有哪些？请举例说明“物理学的关系式既确定了物理量之间的数量关系，也确定了物理量的单位间的关系”。3（78页）你知道有哪些基本量？你知道有哪些基本单位？举例说明导出单位？1（79页）单位制是什么含义？国际单位制是什么含义？2（79页）力学中的基本单位有哪些？ 国际单位制的基本单位有哪些？5（79页）例题分析题意，画出物体的受力示意图。物体的加速度多大（大小和方向）？物体5秒末的速度和5秒内通过的位移多大？课本上的两种解法有何异同？备注合作学习：72Km/h大于30m/s吗？两个物理量比较，数值大的一定大吗？ 请用国际单位表示出一些物理量的单位力的单位牛顿、压强的单位帕斯卡、功的单位焦耳、功率的单位瓦特。 三、学习指导1.学习重点什么是基本单位，什么是导出单位；力学中的三个基本单位。2.学习难点 统一单位后，计算过程的正确书写。3.要点精讲单位制基本单位和导出单位一起组成了单位制。国际单位制（SI）就是由七个基本单位和用这些基本单位导出的单位组成的单位制。国际单位制（SI）中的基本单位：力学中有三个基本单位：长度的单位米，国际符号m、质量的单位千克，国际符号、时间的单位秒，国际符号s。电学中有一个基本单位：电流强度的单位安培，国际符号A；热学中有二个基本单位：物质的量的单位摩尔，国际符号mol；热力学温度的单位开尔文，国际符号K；光学中有一个基本单位：发光强度的单位坎德拉，国际符号cd。力学中除了三个基本单位外，用这三个基本单位推导出来的单位都是导出单位。现举例如下：力的单位牛顿。F=ma 1N=1m/s2.功的单位焦耳。W=FS 1J=1Nm=1m2/s2. 功率的单位瓦特。P=W/t 1W=1m2/s3. 值得指出的是国际单位（SI）单位还有辅助单位，例如平面角的单位弧度就是它的辅助单位：平面角的单位弧度（rad），弧度是一个圆内两条半径之间的平面角。若两条半径在圆周上截取的弧长与半径相等，这两条半径之间的夹角就是1弧度（rad）。应该指出，国际单位制不是唯一的单位制，只是因为全世界推广使用国际单位制，所以我们的教材和绝大部分参考资料都使用国际单位制。举个例子来说，我们可以以“厘米、克、秒”这三个单位作为基本单位组成一套单位制，这套单位制就叫做厘米、克、秒制。由此可见“厘米、克、秒”这些单位是非国际单位制单位，在国际单位制中它们既不是基本单位，也不是导出单位，因为它们根本不是国际单位制里面的单位。一个物理公式不仅决定了物理量之间的数量关系，而且决定了物理量之间的单位关系，所以导出单位都是由物理公式决定的。统一使用国际单位制单位的好处是，只要已知量全部使用国际单位制单位，求出的未知量一定也是国际单位制单位，更大的好处是便于国际交流。四、探究学习1.写出下列物理量在国际单位中的单位（用符号表示）力；速度；加速度；压强。 解析 导出单位都是依据物理公式推导出来的。由F=ma知，力的单位是“kgm/s2” 即“ms-2”由v=x/t知，速度的单位是“m/s” 即“ms-1”由a=v/t知，加速度的单位是“m/s2”即“ms-2”由P=F/S知，压强的单位是“kg/s2m” 即“kgm-1s-2” 拓展 在国际单位制中，所有导出单位都可以用“m、kg、s”的指数形式表示。2.请把下列物理量与单位一一对应起来（用直线连接）力 A、kgm2/s3压强 B、kgm/s2功 C、kgm2/s2功率 D、kg/(s2m) 解析 物理公式不仅决定了物理量间数量的关系，也决定了物理量间单位的关系，推导物理量的单位一定要借助于物理公式。如由F=m和=x/T2可得力的单位应是kgm/s2；在力的单位基础上由p=F/S可得压强的单位应是kg/(s2m)，由W=Fs可得功的单位应是kgm2/s2；再由P=W/t可得功率的单位是kgm2/s3。所以正确的联接是（1）与（B），（2）与（D），（3）与（C），（4）与（A）。 拓展 由此例可以看出，有时候根据物理量的单位就能判断结果是否有错误。例如运算中出现F=mv1+mv2，就可以发现公式两边的单位不同，这个公式肯定错了。3.质量1.5t的汽车在平直公路上作匀加速运动，在5s内速度从v136km/h增加到v254km/h，汽车所受的阻力是车重的0.05倍，求发动机的牵引力。(g10m/s2)解析 首先要把非国际单位制单位的物理量转化为国际单位制单位。m=1500，v110m/s，v215m/s。本题是已知运动情况，求解受力情况。先求加速度：v2v1+at,a=1m/s2。以加速度方向为正方向，F合=F-0.05mg=ma, F=m(a+0.5)=15001.5=2250N。4.物体由25m高处从静止开始下落，落至地面共用时间2.5s，若空气阻力大小恒定，则空气阻力是重力的多少倍?（g=10m/s2）解析 本题也是已知运动情况，求解受力情况。先求加速度a：x=at2/2，a=8m/s2。以竖直向下为正方向，F合=mg-Ff=ma, Ff=m(g-a)=2m ,Ff/mg=1/5=0.2. 拓展 从以上两题中可以看出，用牛顿运动定律立方程时，应该先选定一个正方向。5.写出下列单位词冠所表示的数量级：兆（M），千（k），厘（c），毫（m），微（），皮（p）。提示 查阅相关资料。解析 兆（M）106，千（k）103，厘（c）10-2，毫（m）10-3，微（）10-6，皮（p）10-12。五、能力训练1.在国际单位制中，长度的基本单位是_，质量的基本单位是_，时间的基本单位是_。2.写出下列物理量的国际单位（用符号表示）力：_，速度： ，加速度：_，压强：_。3.下列有关力学单位制的说法中，正确的是（ ） A.在有关力学的分析计算中，只能采用国际单位，不能采用其他单位 B.力学单位制中，选为基本单位的物理量有长度、物质的量和速度 C.力学单位制中，采用国际单位的基本单位有牛顿、千克、米、秒 D.单位制中的导出单位可以用基本单位来表达4.下列物理量中，其单位属于基本单位的是（ ） A力 B时间 C位移 D速度5.关于力学单位制，下列说法正确的是（ ） Akg、m/s、N是导出单位 Bkg、m、s是基本单位 C在国际单位制中，质量的单位是g，也可以是kg D在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式是F=ma6.下列物理量的单位中，属于国际单位制中的导出单位的是（ ） A牛顿 B秒 C焦耳 D千米7.在国际单位制中功率的单位“瓦”是导出单位，用基本单位表示瓦正确的是（ ） A焦/秒 B牛米/秒 C千克米2/秒2 D千克米2/秒3.测量“国际单位制选定的三个力学基本物理量”可用下列哪一组仪器？（ ）A米尺、弹簧秤、秒表 B米尺、测力计、打点计时器C量筒、天平、秒表 D米尺、天平、秒表.在研究匀变速直线运动的实验中，取相邻计数点间的时间间隔T=0.10s，测得相邻时间间隔内的位移之差x=1.2cm，若还测得小车的质量m=500g，则关于加速度、合力的大小及单位，既正确又符合一般运算要求的是（ ）Aa=x/T2=1.2/0.102=120m/s2 Ba=x/T2=1.210-2/0.102 m/s2=120m/s2CF=ma=5001.2=600N DF=ma=0.51.2 N =0.60N10.对于下列物理量或单位，按要求选择填写：A密度 B米秒 C牛顿 D加速度 E质量 F秒 G米 H长度I时间 J千克 K力 L位移属于物理量的是 ，其中属于矢量的是 ，属于标量的是 ；属于物理量的单位的是 ，其中属于国际单位制中基本单位的是 ，属于导出单位的是 11.一个静止在光滑水平面上的小球质量为g，今有.2的向东的水平力作用于此小球，求该当力作用了s时小球的位移是多少？12.一辆小车的质量为g，初速度为m/s，在与速度方向相同的大小为的外力作用下，s末小车的速度是多大？13.一辆质量为t的汽车在高速公路上以108km/h的速度行驶，若要求汽车遇紧急情况时刹车滑行距离不得超出m。问紧急刹车时对汽车的制动力至少应多大？14.2003年10月15日9时整，“长征”二号型火箭在震天憾地的轰鸣中腾空而起，她带着“神舟五号”急速飞向太空。“长征”二号型火箭首次采用了包括故障检测系统和逃逸系统在内的55项新技术，达到国际先进水平。火箭全长58.3米，起飞质量479.8吨，是目前中国研制的火箭中最长、最重的火箭。“神舟五号”总长8.86m，飞船包括轨道舱、返回舱、推进舱和附加段，总质量7790千克。问：(1)需要多大的合外力才能使火箭和飞船产生5m/s2的加速度。(2)如果火箭点火时发动机对火箭的推力是竖直向上的，并且已知火箭和飞船的加速度为10m/s2,方向竖直向上此时发动机对火箭的推力是多大？六、动手动脑 单位制沿革古代常以人体的一部分作为长度的单位。例如我国三国时期(公元三世纪初)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。还有记载说：“十尺为丈，人长八尺，故曰丈夫。”可见，古时量物，寸与指、尺与手、寻与身有一一对应的关系。 西方古代经常使用的长度单位中有所谓的“腕尺”，约合5253厘米，与从手的中指尖到肘之间的长度有密切关系。 也有用实物作为长度单位依据的。例如，英制中的英寸来源于三粒圆而干的大麦粒一个接一个排成的长度。 多少年来世界各国通行种类繁多的长度单位，甚至一个国家或地区在不同时期采用不同的长度单位，杂乱无章，极不统一，对商品的流通造成许多麻烦。所以，随着科学技术的进步，长度单位逐渐趋于统一，这个进程早在几百年前就已经开始了。 1790年法国国民议会通过决议，责成法国科学院研究如何建立长度和质量等基本物理量的基准，为统一计量单位打好基础。次年，又决定采用通过巴黎的地球子午线的四分之一的千万分之一为长度单位，选取古希腊文中“metron”一词作为这个单位的名称，后来演变为“meter”，中文译成“米突”或“米”。从1792年开始，法国天文学家用了7年时间，测量通过巴黎的地球子午线，并根据测量结果制成了米的铂质原器，这支米原器一直保存在巴黎档案局里。 法国人开创米制后，由于这一体制比较科学，使用方便，欧洲大陆各国相继采用。 后来又作了测量，发现这一米原器并不正好等于地球子午线的四千万分之一，而是大了0.2毫米。人们认为，以后测量技术还会不断进步，势必会再发现偏差，与其修改米原器的长度，不如就以这根铂质米原器为基准，从而统一所有的长度计量。 1875年5月20日由法国政府出面，召开了20个国家政府代表会议，正式签置了米制公约，公认米制为国际通用的计量单位。同时决定成立国际计量委员会和国际计量局。到1985年10月止，米制公约成员国已有47个。我国于1977年参加。 国际计量局经过几年的研究，用含铂90%、铱10%的合金精心设计和制成了30根横截面呈X琪的米原器。这种形状最坚固又最省料，铂铱合金的特点则是膨胀系数极小。这30根米原器分别跟铂质米原器比对，经过遴选，取其中一根作为国际米原器。1889年，国际计量委员会批准了这项工作，并且宣布：1米的长度等于这根截面为X形的铂铱合金尺两端刻线记号间在冰融点温度时的距离。 其余一些米原器都与国际米原器作过比对，后来大多分发给会员国，成为各国的国家基准，以后每隔几十年都要进行周期检定，以确保长度基准的一致性。 然而实际上米原器给出的长度并不一定正好是1米，由于刻线工艺和测量方法等方面的原因，在复现量值时总难免有一定误差，这个误差不小于0.1微米，也就是说，相对误差可达110e(-7)。时间长了，很难保证米原器本身不会发生变化，再加上米原器随时都