4.4力學(xué)單位制

〖教材分析〗

物理公式不僅是物理量之間的大小關(guān)系，還包括單位關(guān)系和方向的關(guān)系。初

中學(xué)過的單位選取的原則大多是某個人對物理的貢獻，學(xué)完本課以后培養(yǎng)學(xué)生的

邏輯推理能力，知道單位是由幾個基本單位通過物理公式推導(dǎo)出來的。探究物理

量單位如何確定及利用單位制對一些問題進行判斷。

〖教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)〗

物理觀念：知道基本單位、導(dǎo)出單位和單位制的概念。

科學(xué)思維：知道國際單位制及七個基本量和基本單位。

科學(xué)探究：掌握根據(jù)物理量關(guān)系式確定物理量單位的方法。

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：掌握運算過程中單位的規(guī)范使用方法，能用單位制判定表

達式的正誤。

〖教學(xué)重點與難點〗

重點：1、什么是基本單位，什么是導(dǎo)出單位。

2、力學(xué)中的三個基本單位。

3、單位制。

難點：統(tǒng)一單位后正確書寫計算過程。

〖教學(xué)方法〗

采用板塊式問題組，結(jié)合小組討論、自主學(xué)習(xí)、角色扮演等方法。

〖教學(xué)準(zhǔn)備〗

多媒體課件。

〖教學(xué)過程〗

一、新課引入

從網(wǎng)上的數(shù)學(xué)悖論入手

1元=100分

100分=10分×10分

10分×10分=0.1元×0.1元

0.1元×0.1元=0.01元

最后證得：1元=0.01元

問題出在哪里？問題出現(xiàn)在單位上，學(xué)完本課你就知道了。

教學(xué)設(shè)計說明：創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)探究動機，引導(dǎo)學(xué)生思考問題。

二、新課教學(xué)

（一）基本單位

計量一頭大象的質(zhì)量時常用噸（t）作單位，但在計量人的質(zhì)量時常用千克

（kg）作單位，自由落體加速度g的單位是米每二次方秒（m/s2），在初中學(xué)習(xí)

時，g的單位曾用牛頓每千克（N/kg）。這些單位的使用有什么規(guī)則嗎？

x

在關(guān)系式v中，位移長度單位用米（m），時間單位用秒（s）得出的速

t

度單位就是米每秒（m/s）。這個單位重點斜線，它也就是“除以”或者分?jǐn)?shù)的

意思和公式的形式是對應(yīng)的。

v

同理在關(guān)系式a中，速度單位就是米每秒（m/s），時間單位用秒（s），

t

那么得出的單位是米每二次方秒（m/s2），同樣的m/s再除以一個s，分母就變

成二次方。

通過速度公式和加速度公式對比得出：物理學(xué)的關(guān)系式在確定了物理量之間

的關(guān)系時，也確定了物理量的單位件的關(guān)系。

只要選定幾個物理量的單位，就能夠利用物理量之間的關(guān)系推導(dǎo)出其他物理

量的單位。這些被選定的物理量叫做基本量，它們的單位叫做基本單位。

我們選定的基本量有長度、時間、質(zhì)量，所對應(yīng)的基本單位是米、秒、千克。

基本量用符號表達分別是l、t、m，對于的單位m、s、kg。

導(dǎo)出量：由基本量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來的其他物理量。導(dǎo)出單位：導(dǎo)出物

理量的單位。

x

例如基本量位移（長度x）和時間t，運用公式v，就可以得到速度，

t

他就是一個導(dǎo)出量，單位是米每秒（m/s），由這個斜杠也可以看出對應(yīng)的單位

也是導(dǎo)出的。

v

再由速度v和時間t，運用公式a，就可以得到加速度，他就是一個導(dǎo)

t

出量，單位是米每秒（m/s2），由這個斜杠也可以看出

對應(yīng)的單位也是導(dǎo)出的。

思考：通過多媒體課件動圖展示：不同的汽車分別

以11m/s、7200dm/min、3.6km/h的速度行走。不同的速度單位，誰沖得快？

因為速度單位不同，無法進行直接比較，需要統(tǒng)一單位。

（二）國際單位制

如果采用不同的物理量作為基本量，或者雖然采用相同的基本量，但采用的

基本單位不同，導(dǎo)出單位自然隨之不同，從而產(chǎn)生不同的單位制。不同的地區(qū)使

用不同的單位制，不方便交流。1960年第11屆國際計量大會制訂了一種國際通

用的、包括一切計量領(lǐng)域的單位制，叫作國際單位制簡稱SI。

物理量包括基本物理量和導(dǎo)出物理量，基本物理量有時間、長度、質(zhì)量，導(dǎo)

出量就比較多例如速度、加速度、力。他們對應(yīng)的單位就組成了基本的力學(xué)單位。

而國際單位出來力學(xué)單位以外，還有其它單位制。

在力學(xué)范圍內(nèi)，規(guī)定長度、質(zhì)量、時間為三個基本量，對熱學(xué)、電磁學(xué)、光

學(xué)等學(xué)科，除了上述三個基本量和相應(yīng)的基本單位外，還要加上另外四個基本量

和它們的基本單位，才能導(dǎo)出其他物理量的單位。

例題:光滑水平桌面上有一個靜止的物體，質(zhì)量是700g，在1.4N的恒力作用

下開始運動，5s末的速度是多大？5s內(nèi)通過的路程是多少？

解：（1）確定研究對象，構(gòu)建模型：

（2）對這個物體進行受力分析：

①豎直向下的重力mg；

②地面對物體向上的支持力FN；

③水平向右的恒力F。

（3）正交分解：建立直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為四力的模式

（4）判斷物體的運動方向，求合力F合

物體向右加速運動；所以在豎直方向沒有發(fā)生位移，沒有加速度，所以重力

mg和支持力FN大小相等、方向相反，彼此平衡。

mg=FN

所以在水平方向有：F合=運動方向的力-反向的力=F－0

（5）根據(jù)牛頓第二定律列方程F合=ma。

F=ma

代入數(shù)據(jù)得：1.4N=0.7kg×a，解得a=2m/s2

（6）畫運動草圖，應(yīng)用運動學(xué)公式：

速度公式：vt=vo+at

5s末的速度代入數(shù)據(jù)得：vt=10m/s

1

位移公式：xvtat2

02

5s內(nèi)的位移代入數(shù)據(jù)得：x=25m/s

我們將題目中的已知量的單位都用國際單位制表示出來，計算的結(jié)果也是國

際單位制表示的。因此：在統(tǒng)一已知量的單位后，就不必一一寫出各個量的單位，

只在數(shù)字后面寫出正確單位就可以了。

思考與討論：小剛在課余制作中需要計算圓錐的體積，他從一本書中查得圓

4

錐體積的計算公式vR3h。小紅說，從單位關(guān)系上看，這個公式肯定是錯誤

3

的。她的根據(jù)是什么？

通過多媒體課件動圖展示：圓錐體積實驗。

解：體積的單位是立方米m3，由于圓周率是沒有單

位的，所以題目中的V的單位是m4，與體積的單位不符

4

合，所以圓錐的體積公式是vR2h。

3

回顧導(dǎo)入的問題：由于數(shù)學(xué)上僅僅是數(shù)量的關(guān)系，不研究單位的關(guān)系，所以

出錯的地方是10分×10分是等于100分2，不是100分。

拓展學(xué)習(xí)：基本單位的定義（閱讀）

〖書設(shè)計〗

4.4力學(xué)單位制

一、基本單位

1、基本量：被選定的物理量，如力學(xué)的時間t、長度l、質(zhì)量m。

2、基本單位：基本量的單位，如力學(xué)的秒s，米m、千克kg。

3、作用：利用物理量之間的關(guān)系推導(dǎo)出其他物理量的單位。

4、導(dǎo)出量：由基本量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來的其他物理量。

5、導(dǎo)出單位：導(dǎo)出物理量的單位。

二、國際單位制

〖教學(xué)反思〗

①導(dǎo)出單位的形式和物理公式是非常的相似，有時候我們從一些沒有導(dǎo)出

簡化過的導(dǎo)出單位也是可以得到物理公式的。