（2021新人教版）高中物理必修第一册第4章 4 力学单位制讲义.doc

1、1 4.力学单位制力学单位制 学习目标学习目标核心素养核心素养 1.知道单位制、基本单位和导出知道单位制、基本单位和导出 单位的概念。单位的概念。 2明确国际单位制中七个基本明确国际单位制中七个基本 物理量和力学中三个基本物理物理量和力学中三个基本物理 量及其单位。量及其单位。(重点重点) 3知道物理运算过程中单位的知道物理运算过程中单位的 规范使用和表示方法。规范使用和表示方法。 1.物理观念：基本单位、导出单位、单位制。物理观念：基本单位、导出单位、单位制。 2科学思维：物理量和物理量的国际单位。科学思维：物理量和物理量的国际单位。 3科学探究：物理公式中的单位关系。科学探究：物理公式中的

2、单位关系。 4科学态度与责任：在日常生活和物理运算科学态度与责任：在日常生活和物理运算 中单位的规范使用和表示方法。中单位的规范使用和表示方法。 阅读本节教材，回答第阅读本节教材，回答第 93 页页“问题问题”并梳理必要知识点：教材第并梳理必要知识点：教材第 93 页问页问 题提示：题提示：单位的使用受测量工具和计数方便的影响；随着中学生所学知识的变单位的使用受测量工具和计数方便的影响；随着中学生所学知识的变 化，会接触到一些新的物理公式，这些物理公式会给单位符号新的含义。化，会接触到一些新的物理公式，这些物理公式会给单位符号新的含义。 一、基本单位一、基本单位 1 物理公式功能物理公式功能：

3、 物理学的关系式在确定了物理量之间的数量关系的同时物理学的关系式在确定了物理量之间的数量关系的同时， 也确定了物理量的也确定了物理量的单位单位之间的关系。之间的关系。 2 基本量基本量： 被选定的能够利用物理量之间的关系推导出其他被选定的能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位物理量的单位， 这些被选定的物理量叫作基本量。这些被选定的物理量叫作基本量。 3基本单位基本单位：基本量基本量的单位。的单位。 4导出单位导出单位：由基本量根据：由基本量根据物理关系物理关系推导出来的其他物理量的单位。 推导出来的其他物理量的单位。 二、国际单位制二、国际单位制 1单位制单位制：基本基本单位和单位和

4、导出导出单位一起组成单位制。单位一起组成单位制。 2国际单位制国际单位制：1960 年第年第 11 届国际计量大会制订了一种届国际计量大会制订了一种国际通用国际通用的、包的、包 括一切计量领域的单位制。括一切计量领域的单位制。 3国际单位制中的基本单位国际单位制中的基本单位 物理量名称物理量名称物理量符号物理量符号单位名称单位名称单位符号单位符号 2 长度长度l米米m 质量质量m千克千克kg 时间时间t秒秒s 电流电流I安安培培A 热力学温度热力学温度T开开尔文尔文K 物质的量物质的量n摩摩尔尔mol 发光强度发光强度I，(IV)坎坎德拉德拉cd 4.力学中三个基本物理量及单位力学中三个基本物

5、理量及单位 (1)三个基本物理量：三个基本物理量：长度长度、质量质量和和时间时间。 (2)国际单位制中三个基本单位：国际单位制中三个基本单位：米米、千克千克和和秒秒。 1思考判断思考判断(正确的打正确的打“”“”，错误的打，错误的打“”“”) (1)一般来说物理公式仅能确定各物理量之间的数量关系，不能确定它们之一般来说物理公式仅能确定各物理量之间的数量关系，不能确定它们之 间的单位关系。间的单位关系。() (2)各个物理量的单位可以相互导出。各个物理量的单位可以相互导出。() (3)若某个单位符号中包含几个基本单位的符号若某个单位符号中包含几个基本单位的符号，则该单位一定是导出单位则该单位一定

6、是导出单位。 () (4)厘米厘米 cm、克、克 g、小时、小时 h 都属于国际单位制单位。都属于国际单位制单位。() 2测量国际单位制规定的三个力学基本物理量分别可用的仪器是下列哪一测量国际单位制规定的三个力学基本物理量分别可用的仪器是下列哪一 组组() A米尺、弹簧测力计、秒表米尺、弹簧测力计、秒表 B米尺、弹簧测力计、打点计时器米尺、弹簧测力计、打点计时器 C量筒、天平、秒表量筒、天平、秒表 D米尺、天平、秒表米尺、天平、秒表 D据单位制可知，在国际单位制中三个力学的基本物理量分别为长度、据单位制可知，在国际单位制中三个力学的基本物理量分别为长度、 质量、时间，长度用米尺测量，质量用天平

7、测量，时间用秒表测量，故质量、时间，长度用米尺测量，质量用天平测量，时间用秒表测量，故 D 选项选项 正确。正确。 3(多选多选)下列哪些物理量的单位是导出单位下列哪些物理量的单位是导出单位( ) A力的单位力的单位 NB压强的单位压强的单位 Pa 3 C长度的单位长度的单位 mD加速度的单位加速度的单位 m/s2 ABD题目所给单位均为力学单位题目所给单位均为力学单位，在力学中只取质量在力学中只取质量、长度长度、时间时间 的单位为基本单位的单位为基本单位，除这三个单位以外的单位除这三个单位以外的单位，均为导出单位均为导出单位，故故 A、B、D 正正 确。确。 对单位制的理解对单位制的理解 某

8、老师健身跑步的速度可以达到某老师健身跑步的速度可以达到 5 m/s，某人骑自行车的速度为，某人骑自行车的速度为 19 km/h。 (1)某同学单凭所给两个速度的数值能否判断老师健身跑步的速度与某人骑某同学单凭所给两个速度的数值能否判断老师健身跑步的速度与某人骑 自行车的速度的大小关系？自行车的速度的大小关系？ (2)你能比较以上两个速度的大小关系吗？以上两个速度哪个大？你能比较以上两个速度的大小关系吗？以上两个速度哪个大？ 提示：提示：(1)由于两个速度的单位不同，故不能直接比较它们的大小。由于两个速度的单位不同，故不能直接比较它们的大小。 (2)应先统一这两个速度的单位应先统一这两个速度的单

9、位， 再根据数值大小来比较它们的大小再根据数值大小来比较它们的大小，由于由于 5 m/s53.6 km/h18 km/h，故自行车的速度较大。，故自行车的速度较大。 1基本物理量与物理量基本物理量与物理量：基本物理量属于物理量基本物理量属于物理量，基本物理量的特殊性在基本物理量的特殊性在 于：根据基本物理量能够推导出其他物理量。于：根据基本物理量能够推导出其他物理量。 2物理量与单位物理量与单位：物理量的单位是用来衡量物理量的标准物理量的单位是用来衡量物理量的标准， ，物理量的描述物理量的描述 要同时用数字和单位来描述，否则没有任何物理意义。要同时用数字和单位来描述，否则没有任何物理意义。 3

10、基本单位与导出单位基本单位与导出单位：基本单位是导出单位的基础基本单位是导出单位的基础， ，在选定了基本单位在选定了基本单位 之后，由基本单位以相乘、相除的形式构成的单位称为导出单位。之后，由基本单位以相乘、相除的形式构成的单位称为导出单位。 4单位制的组成单位制的组成 4 【例【例 1】(多选多选)关于国际单位制，下列说法正确的是关于国际单位制，下列说法正确的是() A国际单位制是世界各国统一使用的一种通用的单位制国际单位制是世界各国统一使用的一种通用的单位制 B各国均有不同的单位制各国均有不同的单位制，国际单位制是为了交流方便而采用的一种单位国际单位制是为了交流方便而采用的一种单位 制制

11、C国际单位制是一种基本的单位制国际单位制是一种基本的单位制，只要在物理运算中各物理量均采用国只要在物理运算中各物理量均采用国 际单位制中的单位，则最后得出的结果必然是国际单位制中的单位际单位制中的单位，则最后得出的结果必然是国际单位制中的单位 D国际单位制中的基本单位的物理量是长度、能量、时间国际单位制中的基本单位的物理量是长度、能量、时间 ABC为了运算的简捷，交流方便，各国都要统一采用通用单位制，这就为了运算的简捷，交流方便，各国都要统一采用通用单位制，这就 是国际单位制是国际单位制，故选项故选项 A、B 正确正确；只要运算过程中各量均采用国际单位制中的只要运算过程中各量均采用国际单位制中

12、的 单位，最终得到的结果也必然是国际单位制中的单位，这是国际单位制的又一单位，最终得到的结果也必然是国际单位制中的单位，这是国际单位制的又一 重要作用重要作用， 故选故选项项C正确正确； 国际单位制中规定基本单位的物理量中没有国际单位制中规定基本单位的物理量中没有“能量能量”， 选项选项 D 错误。错误。 理解单位制的三个常见误区理解单位制的三个常见误区 (1)只用一个符号表示的单位不一定是基本单位。例如，牛顿只用一个符号表示的单位不一定是基本单位。例如，牛顿(N)、焦耳、焦耳(J)、 瓦特瓦特(W)等都不是基本单位，而是导出单位。等都不是基本单位，而是导出单位。 (2)是国际单位的不一定是基

13、本单位。基本单位只是组成国际单位制的一小是国际单位的不一定是基本单位。基本单位只是组成国际单位制的一小 部分，在国际单位制中，除七个基本单位以外的单位都是导出单位。部分，在国际单位制中，除七个基本单位以外的单位都是导出单位。 (3)物理量单位之间的关系可能通过相应的物理公式导出，但并不是所有物物理量单位之间的关系可能通过相应的物理公式导出，但并不是所有物 5 理量的单位都可以互相导出。理量的单位都可以互相导出。 跟进训练跟进训练 1(多选多选)对下面的物理量和单位的说法正确的是对下面的物理量和单位的说法正确的是() 密度密度牛牛米每秒米每秒加速度加速度长度长度质量质量 千克千克时间时间 A属于

14、国际单位制中基本单位的是属于国际单位制中基本单位的是 B属于国际单位制中基本单位的是属于国际单位制中基本单位的是 C属于国际单位制中单位的是属于国际单位制中单位的是 D属于国际单位制中单位的是属于国际单位制中单位的是 BC密度密度、加速度加速度、长度长度、质量和时间不是单位的名称质量和时间不是单位的名称，而是物理量的名而是物理量的名 称称；千克是国际单位制中的基本单位千克是国际单位制中的基本单位，牛牛、米每秒是国际单位制中的导出单位米每秒是国际单位制中的导出单位， 都属于国际单位，故都属于国际单位，故 B、C 正确。正确。 单位制的应用单位制的应用 (教师用书独具教师用书独具)教材第教材第 9

15、5 页页“思考与讨论思考与讨论”的答案提示的答案提示：由公式由公式 V1 3R 3h 可知体积的单位为可知体积的单位为 m4，这是不对的，所以这个公式肯定是错误的。，这是不对的，所以这个公式肯定是错误的。 1简化计算过程的单位表达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。单位，只要在式子末尾写出所求量的单位即可。 2推导物理量的单位推导物理量的单位 物理公式在确定各物理量的数量关系时，同时也确定了各物理量的单位关物理公式在确定各物理量的数量关

16、系时，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。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。 3判断比例系数的单位判断比例系数的单位 根据公式中物理量的单位关系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可判断公式中比例系数有无单位， 如公式如公式 F kx 中中 k 的单位为的单位为 N/m，FfFN中，中，无单位，无单位，Fkma 中中 k 无单位。无单位。 4比较物理量的大小比较物理量的大小 比较某个物理量不同值的大小时，必须先把它们的单位统一，再根据值来比较某个物理量不同值的大小时，必须先把它们的单位

17、统一，再根据值来 比较。比较。 6 【例【例 2】 水平传送带以水平传送带以 v200 cm/s 的速度匀速运动的速度匀速运动， A、 B 相距相距 0.011 km， 一物体一物体(可视为质点可视为质点)从从 A 点由静止释放，物体与传送带间的动摩擦因数点由静止释放，物体与传送带间的动摩擦因数0.2， 则物体从则物体从 A 沿传送带运动到沿传送带运动到 B 所需的时间为多少？所需的时间为多少？(g 取取 10 m/s2) 思路点拨思路点拨解答本题时可按以下思路分析：解答本题时可按以下思路分析： 统一单位统一单位 物体的受力物体的受力 加速度加速度 如何运动如何运动 运动时间运动时间 解析解析

18、统一单位：统一单位：v200 cm/s2 m/s， s0.011 km11 m。 物体的受力分析如图所示，开始时，物体受的摩擦力物体的受力分析如图所示，开始时，物体受的摩擦力 fmg，由牛顿第二，由牛顿第二 定律得物体的加速度定律得物体的加速度 a f m g0.210 m/s22 m/s2 设经时间设经时间 t1物体速度达到物体速度达到 2 m/s，由，由 vat 得得 t1v a 2 2 s1 s 此时间内的位移此时间内的位移 s11 2at 2 11 2 212m1 m11 m 此后物体做匀速直线运动，所用时间此后物体做匀速直线运动，所用时间 t2s s1 v 11 1 2 s5 s 故

19、所求时间故所求时间 tt1t26 s。 答案答案6 s 应用应用 Fma 解题时应注意的几点解题时应注意的几点 (1)写公式时不写单位。写公式时不写单位。 (2)所有物理量要先转化为国际单位再计算。所有物理量要先转化为国际单位再计算。 (3)代入数据时，每个数字后不写单位，只在计算式的后面写上单位。代入数据时，每个数字后不写单位，只在计算式的后面写上单位。 7 (4)计算结果中，对应的物理量有单位时，必须在结果后注明单位。计算结果中，对应的物理量有单位时，必须在结果后注明单位。 跟进训练跟进训练 2一物体在一物体在 2 N 的外力作用下的外力作用下，产生产生 10 cm/s2的加速度的加速度，

20、求该物体的质量求该物体的质量。 下面有几种不同的求法，其中单位运用正确、简捷而又规范的是下面有几种不同的求法，其中单位运用正确、简捷而又规范的是() AmF a 2 10 kg0.2 kg BmF a 2 N 0.1 m/s2 20 kgm/s2 m/s2 20 kg CmF a 2 0.1 20 kg DmF a 2 0.1 kg20 kg D物理计算中，在进行数量运算的同时，也要注意单位运算。带单位运物理计算中，在进行数量运算的同时，也要注意单位运算。带单位运 算时，每一个数据均要带上单位，且单位换算要准确；也可以把题中已知量的算时，每一个数据均要带上单位，且单位换算要准确；也可以把题中已

21、知量的 单位都用国际单位制单位表示，计算的结果就用国际单位制单位表示，这样在单位都用国际单位制单位表示，计算的结果就用国际单位制单位表示，这样在 统一已知量的单位后，就不必一一写出各个量的单位，只在结果后面写出正确统一已知量的单位后，就不必一一写出各个量的单位，只在结果后面写出正确 单位即可单位即可。在备选的四个选项中在备选的四个选项中，A、C 均错误均错误，B 项解题过程正确项解题过程正确，但不简捷但不简捷， 只有只有 D 项中单位运用正确，且过程简捷、规范，故项中单位运用正确，且过程简捷、规范，故 D 正确。正确。 1(多选多选)下列说法正确的是下列说法正确的是() A在力学中在力学中，力

22、是基本概念力是基本概念，所以力的单位所以力的单位“牛顿牛顿”是力学单位制中的基是力学单位制中的基 本单位本单位 8 B因为力的单位是牛顿，而因为力的单位是牛顿，而 1 N1 kgm/s2，所以牛顿是个导出单位，所以牛顿是个导出单位 C各物理量采用国际单位制单位各物理量采用国际单位制单位，通过物理公式得出的最终结果的单位一通过物理公式得出的最终结果的单位一 定为国际单位制单位定为国际单位制单位 D物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系， ，同时也确定了物理量间的同时也确定了物理量间的 单位关系单位关系 BCD力虽然是力学中一个最基本的概念，但它不是力学中的基

23、本物理量力虽然是力学中一个最基本的概念，但它不是力学中的基本物理量 (力学中的基本物理量是质量力学中的基本物理量是质量、长度和时间长度和时间)，所以它的单位所以它的单位“牛顿牛顿”不是力学中不是力学中 的基本单位的基本单位。力学中的基本单位是千克力学中的基本单位是千克、米米、秒秒，其他单位都是导出单位其他单位都是导出单位，故故 B、 C、D 正确。正确。 2在初中已经学过在初中已经学过，如果一个物体在力如果一个物体在力 F 的作用下沿着力的方向移动一段 的作用下沿着力的方向移动一段 距离距离 l，这个力对物体做的功是这个力对物体做的功是 WFl，我们还学过我们还学过，功的单位是焦耳功的单位是焦

24、耳(J)，由功由功 的公式和牛顿第二定律的公式和牛顿第二定律 Fma 可知可知，焦耳焦耳(J)与基本单位米与基本单位米(m)、千克千克(kg)、秒秒(s) 之间的关系是之间的关系是() Akgm/s2Bkgm/s Ckgm2/s2Dkgm2/s C根据根据 WFl 可得，可得，1 J1 Nm，根据牛顿第二定律，根据牛顿第二定律 Fma 可知，可知，1 N 1 kgm/s2，则，则 1 J1 kgm2/s2，所以，所以 A、B、D 错误，错误，C 正确。正确。 3在解一文字计算题中在解一文字计算题中(由字母表达结果的计算题由字母表达结果的计算题)，一个同学解得位移，一个同学解得位移 x F 2m

25、(t 1t2)，其中，其中 F、m、t 分别表示力、质量和时间。用单位制的方法检查，分别表示力、质量和时间。用单位制的方法检查， 这个结果这个结果() A可能是正确的可能是正确的 B一定是错误的一定是错误的 C如果用国际单位制，结果可能正确如果用国际单位制，结果可能正确 D用国际单位制，结果错误，如果用其他单位制，结果可能正确用国际单位制，结果错误，如果用其他单位制，结果可能正确 B位移位移 x 的国际单位是米，由的国际单位是米，由 F 2m(t 1t2)得得 N kgs kgm/s 2 kg sm/s，所给等，所给等 式左边单位是长度单位，而右边单位是速度单位，所以结果一定是错误的，选式左边

26、单位是长度单位，而右边单位是速度单位，所以结果一定是错误的，选 用的单位制不同，只影响系数，故用的单位制不同，只影响系数，故 B 正确，正确，A、C、D 错误。错误。 4某质量为某质量为 1 100 kg 的汽车在平直路面行驶，当达到的汽车在平直路面行驶，当达到 126 km/h 的速度时的速度时 关闭发动机，经过关闭发动机，经过 70 s 停下来，汽车受到的阻力是多大？重新起步加速时牵引停下来，汽车受到的阻力是多大？重新起步加速时牵引 9 力为力为 2 000 N，产生的加速度应为多大？假定行驶过程中汽车受到的阻力不变。，产生的加速度应为多大？假定行驶过程中汽车受到的阻力不变。 解析解析汽车

27、的初速度汽车的初速度 v0126 km/h35 m/s 汽车关闭发动机后的加速度汽车关闭发动机后的加速度 a1v v0 t 0 35 70 m/s20.5 m/s2 故汽车受到的阻力故汽车受到的阻力 Ffma11 100(0.5) N550 N 负号表示阻力方向与汽车运动方向相反。负号表示阻力方向与汽车运动方向相反。 重新起步时的加速度重新起步时的加速度 a2F Ff m 2 000 550 1 100 m/s21.32 m/s2 答案答案550 N1.32 m/s2 5情境情境：在学习了力学单位制之后在学习了力学单位制之后， 小凯同学明白了选定了长度的单位小凯同学明白了选定了长度的单位 m、

28、 质量的单位质量的单位 kg、时间的单位、时间的单位 s 之后，就足以导出力学中其他所有的物理量的单之后，就足以导出力学中其他所有的物理量的单 位位， 但必须依据相关的公式但必须依据相关的公式。 今天他发现了一个物理量及其表达式为今天他发现了一个物理量及其表达式为 A GM r ， 其中其中 M 是质量，是质量，r 是长度，又已知是长度，又已知 G 的单位是的单位是 Nm2kg 2。 。 问题：问题： (1)请说明请说明 A 是什么物理量？是什么物理量？ (2)如果物体的加速度的表达式为如果物体的加速度的表达式为 aGM r ，请判断此表达式是否正确？，请判断此表达式是否正确？ 解 析解 析 (1)A 的 单 位 等 于 公 式 中 单 位 的 换 算 ， 故的 单 位 等 于 公 式 中 单 位 的 换 算 ， 故 A 的 单 位 为 ：的 单 位 为 ： Nm2kg 2 kg m Nmkg 1 kgm/s2mkg 1 m/s，说明，说明 A 应是速度。应是速度。 (2)因因 A 的单位为速度的单位，则的单位为速度的单位，则GM r 单位应为单位应为(m/s)2； 故加速度的表达式不可能为故加速度的表达式不可能为GM r 。 答案答案(1)A 是速度是速度(2)该表达式错误该表达式错误