【連載】物理：人教版-高中 必修1-力學(xué)單位制 教學(xué)設(shè)計(jì) 教案

一、基本量、基本單位和導(dǎo)出單位

1.基本知識

（1）基本量：被選定的能夠利用物理量之間的關(guān)系推導(dǎo)出其他物理量單位的一些量．

（2）基本單位：基本量的單位．

（3）導(dǎo)出單位：由基本量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來的其他物理量的單位．

2．思考判斷

（1）kg，m/s，N是基本單位．(×)

（2）kg，m，s是基本單位．(√)

（3）物理量的單位均可以互相導(dǎo)出．(×)

探究交流

在力學(xué)范圍內(nèi)，國際單位制規(guī)定哪些量為基本量，它們的基本單位是什么？

【提示】國際單位制規(guī)定長度、質(zhì)量、時(shí)間為三個(gè)基本量，它們的基本單位是米、千克、秒．

二、單位制和國際單位制

1.基本知識

（1）單位制：基本單位和導(dǎo)出單位一起組成單位制．

（2）國際單位制：1960年第11屆國際計(jì)量大會制定的，國際通用的、包括一切計(jì)量領(lǐng)域的單位制．

（3）國際單位制中的基本單位

2.思考判斷

（1）空氣對運(yùn)動(dòng)物體的阻力正比于其速度，即f＝kv，其中k沒有單位．(×)

（2）一個(gè)物理量的單位若用兩個(gè)或兩個(gè)以上的基本單位的符號表示，這個(gè)物理量的單位一定是導(dǎo)出單位．(√)

（3）一般來說，物理公式主要確定各物理量之間的數(shù)量關(guān)系，并不一定同時(shí)確定單位關(guān)系．(×)

探究交流

賽車比賽中兩輛摩托車的速度分別為v1＝180km/h，v2＝60m/s，它們的速度哪一個(gè)大？

三、基本單位、導(dǎo)出單位、國際單位制間的關(guān)系

【問題導(dǎo)思】

1．用一個(gè)符號表示的單位就是基本單位嗎？

2．在力學(xué)單位制中，常用單位有哪些？

3．基本單位與導(dǎo)出單位有哪些關(guān)系？

1．基本單位

基本單位是根據(jù)物理量運(yùn)算中的需要而選定的幾個(gè)基本物理量的單位．力學(xué)中選定長度、質(zhì)量和時(shí)間這三個(gè)基本物理量的單位作為基本單位．

質(zhì)量：克、千克等；

長度：厘米、米、千米等；

時(shí)間：秒、分、小時(shí)等．

2．導(dǎo)出單位

它由基本物理量根據(jù)物理關(guān)系式推導(dǎo)出來的物理量的單位．例如，速度的單位米每秒、力的單位牛頓(千克米每二次方秒)．

3．國際單位制

它是一種國際通用的、包括一切計(jì)量領(lǐng)域的單位制．它選擇物理學(xué)中的七個(gè)物理量的單位作為基本單位，并由此導(dǎo)出了其他物理單位．

4．基本單位和導(dǎo)出單位的區(qū)分

（1）基本物理量的所有單位均為基本單位，但是基本單位并非都是國際單位制中單位，國際單位制中單位也不一定是基本單位．要從概念上理解基本單位與國際單位之間的聯(lián)系與區(qū)別．

（2）只用一個(gè)符號表示的單位不一定就是基本單位，例如牛頓(N)、焦耳(J)，瓦特(W)等都不是基本單位，它們是導(dǎo)出單位．

（3）兩個(gè)或更多的符號表示的單位也可能是基本單位，例如千克(kg)就是基本單位．

1．導(dǎo)出單位由基本單位通過物理量間的關(guān)系式推導(dǎo)而來．

2．基本單位全是國際單位制中單位時(shí)，由此推出的導(dǎo)出單位一定是國際單位制中的單位．

3．基本單位中用常用單位時(shí)，由此推出的導(dǎo)出單位一定是常用單位．

現(xiàn)有下列物理量或單位，按下面的要求填空．(填序號字母)

A．密度 B．米/秒　C．牛頓D．加速度　E．質(zhì)量 F．秒　G．厘米　H．長度　I．時(shí)間　J．千克

（1）屬于物理量的是________．

（2）在國際單位制中，作為基本單位的物理量的是______．

（3）在物理量的單位中不屬于國際單位制中單位的是________．

（4）在國際單位制中屬于基本單位的是________，屬于導(dǎo)出單位的是________．

【審題指導(dǎo)】　解答該題時(shí)一定要區(qū)別下列概念：物理量和物理量的單位，國際單位制和國際單位，基本單位和導(dǎo)出單位．

【解析】

（1）題中所有選項(xiàng)中，屬于物理量的是：密度、加速度、質(zhì)量、長度、時(shí)間，故此空填“A、D、E、H、I”．

（2）在國際單位制中，作為基本單位的物理量有：質(zhì)量、長度、時(shí)間．故此空填“E、H、I”．

（3）題中所給的單位中，不屬于國際單位制中單位的是厘米，故此空填“G”．

（4）在國際單位制中屬于基本單位的是秒和千克，屬于導(dǎo)出單位的是米/秒和牛頓．故應(yīng)填“F、J”；“B、C”．

【答案】　(1)A、D、E、H、I　(2)E、H、I　(3)G　(4)F、J　B、C

四、單位制的應(yīng)用

【問題導(dǎo)思】

1．在計(jì)算過程中使用單位制有什么特點(diǎn)？

2．在利用物理公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，為什么要統(tǒng)一為國際單位？

3．單位制能檢驗(yàn)計(jì)算結(jié)果的正、誤嗎？怎樣檢驗(yàn)？

1．簡化表達(dá)式的書寫

在利用物理公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，為了在代入數(shù)據(jù)時(shí)不使表達(dá)式過于繁雜，我們要把各個(gè)量換算到同一單位制中，這樣計(jì)算時(shí)就不必一一寫出各量的單位，只要在所求結(jié)果后寫上對應(yīng)的單位即可．

2．檢驗(yàn)計(jì)算結(jié)果

各量的單位統(tǒng)一成國際單位制單位，只要正確地應(yīng)用公式，計(jì)算結(jié)果必定是用國際單位制單位來表示的．只有所求物理量的計(jì)算結(jié)果的單位和該物理量在力學(xué)國際單位制中的單位完全一致時(shí)，該運(yùn)算過程才可能是正確的．若所求物理量的單位不對，則結(jié)果一定錯(cuò)．

3．推導(dǎo)單位

物理公式在確定各物理量的數(shù)量關(guān)系時(shí)，同時(shí)也確定了各物理量的單位關(guān)系，所以我們可以根據(jù)物理公式中物理量間的關(guān)系，推導(dǎo)出物理量的單位．

1．較大或較長的單位，統(tǒng)一成國際單位制單位后，如不方便書寫，可用科學(xué)計(jì)數(shù)法表示，如：1μm＝10－6m.

2．比較某個(gè)物理量不同值的大小時(shí)，必須先把它們的單位統(tǒng)一到同一單位制中，再根據(jù)數(shù)值來比較．

3．物理量的符號與物理單位的符號要分辨清楚，如長度的單位米(m)(正體)與質(zhì)量的符號(m)(斜體)區(qū)別．

質(zhì)量為1.5 t的汽車在前進(jìn)中受到的阻力是車重的0.05倍，汽車在水平地面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，5 s內(nèi)速度由36 km/h增至54 km/h.求汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力的大?。?g取10 m/s2)

【審題指導(dǎo)】　物理計(jì)算問題中給出的幾個(gè)物理量的單位不一定是統(tǒng)一的國際單位，一般先將其換算成統(tǒng)一的國際單位，這樣在計(jì)算過程中就不必將單位一一代入進(jìn)行運(yùn)算．

【解析】　計(jì)算時(shí)把各物理量的單位統(tǒng)一到國際單位制中．

五．巧用單位制檢驗(yàn)結(jié)果

聲音在空氣中的傳播速度v與空氣的密度ρ、壓強(qiáng)p有關(guān)．根據(jù)單位制，檢驗(yàn)下列關(guān)于空氣中聲速的表達(dá)式(k為比例系數(shù)，無單位)正確的是(　　)

物理公式與數(shù)學(xué)公式的區(qū)別

1．?dāng)?shù)學(xué)公式只表示數(shù)量大小間的關(guān)系，很少涉及各量間的單位．物理量不但有大小，還有單位，因而物理公式不僅表示各量的數(shù)量關(guān)系，而且還包含單位關(guān)系．例如，由牛頓第二定律F＝ma就可知，1 N＝1 kg·m/s2.

2．許多物理公式，不僅表示各量間的大小關(guān)系，而且表示它們間的方向關(guān)系，例如，根據(jù)F＝ma可知，物體加速度的方向與其所受合力的方向相同，忽視這一點(diǎn)，就會犯錯(cuò)誤．

3．物理公式都可以抽象成一個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)，但是要注意各物理量之間的因果關(guān)系不能改變．例如，牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式F＝ma中的F、m、a三個(gè)量之間的因果關(guān)系是由物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、變化過程本身決定的，牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，無論以哪種形式出現(xiàn)F、m都是原因，a都是結(jié)果．

通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道了什么是基本單位，什么是導(dǎo)出單位，什么是單位制，知道了力學(xué)中的三個(gè)基本單位以及統(tǒng)一單位后，解題過程的正確書寫方法．

1.基本量、基本單位和導(dǎo)出單位

（1）基本量：被選定的能夠利用物理量之間的關(guān)系推導(dǎo)出其他物理量單位的一些量．

（2）基本單位：基本量的單位．

（3）導(dǎo)出單位：由基本量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來的其他物理量的單位．

2.單位制和國際單位制

（1）單位制：基本單位和導(dǎo)出單位一起組成單位制．

（2）國際單位制：1960年第11屆國際計(jì)量大會制定的，國際通用的、包括一切計(jì)量領(lǐng)域的單位制．

（3）國際單位制中的基本單位

3.基本單位、導(dǎo)出單位、國際單位制間的關(guān)系

4.單位制的應(yīng)用