(共28张PPT)
4.4 力学单位制
第四章 运动和力的关系
人教版(2019)
01
02
国际单位制
基本单位
目录
背景材料(中国)
战国时期,各国度量衡的标准不一,给工商业发展带来很大不便。商鞅变法前,秦国各地度量衡不统一。为了保证国家的赋税收入,制造标准的度量衡器,要求全国统一施行。
从“商鞅量”中得知,商鞅规定的1标准尺约合今0.23公尺,1标准升约合今0.2公升。由量器及其铭文可知,当时统一度量衡一事是十分严肃认真的。商鞅还统一了斗、桶、权、衡、丈、尺等度量衡。要求秦国人必须严格执行,不得违犯。
背景材料(中国)
我国亦有“伸掌为尺”的说法。三国时期王肃编的《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;从秦朝至清末的2000多年间,我国的“尺”竟由1尺相当于0.2309m到0.3558m的变化,其差距相当悬殊。
背景材料(中国)
1930年代,南京国民政府为了与国际接轨,并统一中国度量衡制度,解决不同地区之间度量衡差异给经济发展带来的障碍 ,促进经济发展,进行了度量衡改革。为满足广大人民群众的习惯需要,将“库平营造制”改革为“市制”,为与国际接轨,将“市制”与国际标准制方便换算。特将“一营造尺”改为“一市尺”,等于33.33厘米=0.3米;一公里等于二市里。“一库平斤”改为“一市斤”等于500克=0.5公斤。 因此,我们可以认为,在1950年之时,一米等于3市尺。但是由于众所周知的原因,南京国民政府的改革度量衡制度并不是很彻底,在很多地方,由于政令不一,各种度量衡的计算单位仍在混用。这种情况一直到中华人民共和国建立之后,1959年国务院下达《关于统一我国计量制度的命令》后才得到彻底的改观。
背景材料(欧洲)
各个国家、地区以及各个历史时期,都有各自的计量单位。以长度为例:欧洲曾以手掌的宽度或长度作为长度的计量单位,称为掌尺。在英国,1掌尺相当于7.62cm;在荷兰,1掌尺相当于10cm;英尺是8世纪英王的脚长,1英尺等于0.3048m。10世纪时英王埃德加把自己大拇指关节间的距离定为1英寸,1英寸等于2.54cm。这位君王又别出心裁,想出了“码”这样一个单位。他把从自己的鼻尖到伸开手臂中指末端的距离——91cm,定为1码。
背景材料(美国)
一次因单位失误而导致的事故
20世纪末美国曾发射一个火星探测器, 在设定环绕轨道半径时,没有进行单位换算,导致探测器离火星过近, 温度过高而起火,随后脱离轨道坠入火星的大气层。 致使美国损失价值1.25亿美元的火星探测器。
需要制定国际上统一的标准
思考与讨论
计量一头大象的质量时常用吨(t)做单位,但在计量人的质量时却用千克(kg)做单位。自由落体加速度g的单位是米每二次方秒(m/s2),在初中学习时,g的单位曾用牛顿每千克(N/kg)。这些单位的使用有什么规则吗?
第一部分 基本单位
基本单位
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的单位间的关系。
例如:
v=
Δx
Δt
a=
Δv
Δt
m/s
m/s2
F=ma
1N=1kg·m/s2
基本单位
1.这些被选定的物理量叫做基本量,它们的单位叫基本单位;
只要选定几个物理量的单位,就能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位。
2.由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位叫做导出单位。
3.由基本单位和导出单位一起组成单位制。
基本单位
、 cm/s2 ……
基本物理量的单位就是基本单位
基本单位
导出单位
N
、g 、mg ……
、min、hour …
m
kg
s
、 km/h ……
、g/cm3 ……
m/s
m/s2
kg/m3
长度:
质量:
时间:
速度:
加速度
力:
密度:
kg·m/s2
、km 、cm……
物理量
单 位 制
第二部分 国际单位制
一、国际单位制
如果采用不同的物理量作为基本量,或者虽然采用相同的基本量,但采用的基本单位不同,导出单位自然随之不同,从而产生不同的单位制。不同的地区使用不同的单位制,不方便交流。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,叫作国际单位制,简称SI。
在力学范围内,规定长度、质量、时间为三个基本量,对热学、电磁学、光学等学科,除了上述三个基本量和相应的基本单位外,还要加上另外四个基本量和它们的基本单位,才能导出其他物理量的单位。
二、七个基本物理量和相应的基本单位
物理量名称 物理量符号 单位名称 单位符号
长度 l 米 m
质量 m 千克(公斤) kg
时间 t 秒 s
电流 I 安[培] A
热力学温度 T 开[尔文] K
发光强度 I,(Iv) 坎[德拉] cd
物质的量 n,(ν) 摩[尔] mol
三、典例突破
【例题】 一个静止在光滑水平面上的物体,质量是7kg,在14N的恒力作用下,5s末的速度是多大? 5s内通过的路程是多大?
F
三、典例突破
【解析】以静止的物体为研究对象。物体的质量m=700 g=0.7 kg。
根据牛顿第二定律,有
初速度v0=0,根据匀加速直线运动的速度与时间关系式,有
根据匀变速直线运动的位移与时间关系式,有
三、典例突破
【解析】当统一为国际单位时
根据牛顿第二定律,有
初速度v0=0,根据匀加速直线运动的速度与时间关系式,有
根据匀变速直线运动的位移与时间关系式,有
思考与讨论
小刚在课余制作中需要计算圆锥的体积,他从一本书中查得圆锥体积的计算公式为:
小红说,从单位关系上看,这个公式是错误的。她的根据是什么?
R
h
四、基本单位的定义
(1)秒的定义:
铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631 770个周期的持续时间为1 s。现在测量时间的最精准仪器是原子钟。
四、基本单位的定义
(2)米的定义:
光在真空中 时间间隔所经路径的长度。
四、基本单位的定义
(3)千克的定义:
国际千克原器的质量为1千克 。国际千克原器是1889年第一届国际计量大会批准制造的,它是一个用铂铱合金制成的圆柱体,高度和直径均为39 mm。2018年,第26届计量大会决定,千克由普朗克常量h及米和秒定义, 1 kg = h/6.62607015×10-34m2 ·s-1
课堂小结
力学单位制
基本单位
国际单位制
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,叫作国际单位制。
定义
七个
被选定为基本量的单位叫基本单位
米、千克、秒、安、摩尔、开尔文、坎德拉
导出单位
由基本量根据物理关系导出的其他物理量的单位叫导出单位
课堂练习
1.关于单位制及其应用,下列说法正确的是( )
A.kg、m/s、N都是导出单位
B.克、秒、牛顿均为国际単位制中的基本单位
C.1N是使质量为1kg的物体产生1m/s2加速度的力的大小
D.力学单位制中,选为基本单位的物理量有长度、质量和速度
C
课堂练习
2.下列属于测量“国际单位制选定的三个力学基本物理量”所用的仪器是( )
A.刻度尺、天平、秒表
B.刻度尺、弹簧测力计、打点计时器
C.量筒、天平、打点计时器
D.刻度尺、弹簧测力计、秒表
A
课堂练习
3.国际单位制选定的三个力学基本物理量的单位是( )
A.m、kg、s
B.cm、N、kg
C.m/s、kg、h
D.m、N、s
A
4.假若橡皮筋可认为像弹簧一样,在弹性限度内伸长量x与弹力F成正比,即F=kx,k的值与橡皮筋的原长L、横载面积S有关,理论与实验都证明 ,其中Y是由材料决定的常数,材料力学中称之为杨氏模量。在国际单位中,杨氏模量Y的单位为( )
A.N·m B.m2/N C.N/m D.N/m2
课堂练习
D
THANKS
THANKS
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