4.4 力学单位制 课件(共26张PPT) 2023-2024学年高一物理人教版（2019）必修第一册
文档属性
| 名称 | 4.4 力学单位制 课件(共26张PPT) 2023-2024学年高一物理人教版（2019）必修第一册 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 11.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-12-04 16:18:30 | ||
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文档简介
(共26张PPT)
第4节 力学单位制
第四章 运动和力的关系
一、引入
1、在1875以前年全世界没有统一的单位
法国人：米； 英国人：英尺
英尺是8世纪英王的脚长。1英尺=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=2.54cm。这位君王还别出心裁，把从自己的鼻尖到伸开手臂中指末端的距离91cm定为1码， 1码=91cm.
中国人：丈、尺。传说我国在夏代，禹把自己的身高定为一丈，再划分为 10 等份，每分定为一尺。据说“丈夫”一词就出典于此。
注：尺来历有好多种说法，我国古代不同时期，一尺长短都不同。
2、单位不同一带来的问题：
⑴不能直接比较物理量的大小。⑵在国际交流中非常不方便。
一次因单位失误而造成的事故
美国国家航天局，在20世纪末曾发射过一个火星探测器，但它由于飞得靠火星过近，结果因温度过高而起火，并脱离轨道坠入火星的大气层。航空航天局理所当然地认为他们提供的数据是以国际单位算出来的，调查原因时发现：原来探测器的制造商洛克希德·马丁公司计算加速时的力使用了英制单位，而喷气推动实验室的工程师把这些数据直接输入电脑。你看，就是因为在单位制上的失误，结果犯了一个“极端愚蠢的错误”，价值1.25亿美元的火星探测器毁于一旦。
有两个物体，一个长0.7，另一个长7.0.
问：哪一个物体更长一些？
答：不一定！
因为单位不统一。
2.26米
7.4147英尺
88.9763英寸
1英尺=0.3048米
1英寸=0.0254米
在1875年以前全世界没有统一的单位，如长度的单位：
法国人：米
英国人：英尺
中国人：尺
在国际交流中非常不方便：1875年法国政府邀请20个国家政府代表来商讨：成立国际计量局
国际计量局世界代表大会
主题：单位问题（统一问题）
请各国代表
提出议案
1. 要求统一单位
2. 如何统一
1.知道单位制、基本单位和导出单位的概念。
2.知道国际单位制中力学中的三个基本单位。
3.知道物理运算过程中单位的规范使用和表示方法。
例如长度、质量和时间就是基本量，它们相应的单位米、千克和秒就是基本单位。
1.基本量和基本单位
在物理学中，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，这些被选定的物理量叫作基本量，它们相应的单位叫作基本单位。
知识点一：基本单位
2.导出量和导出单位
由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量叫作导出量，推导出来的相应单位叫作导出单位。
我们学过的导出单位很多，例如力的单位kg·m/s2、 速度的单位m/s、加速度的单位m/s2。
基本单位和导出单位一起组成了一个单位制
单位制的意义
(1)单位是物理量的组成部分,对于物理量,如果有单位一定要在数字后带上单位。
(2)同一个物理量,选用不同单位时其数值不同。
(3)统一单位,便于人们的相互交流,统一人们的认识。
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。
知识点二：国际单位制
国际单位制的基本单位
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
物质的量 n，（v） 摩[尔] mol
发光强度 I，（Iv） 坎[德拉] cd
例题1：光滑水平桌面上有一个静止的物体，质量是700g，在1.4N的水平恒力作用下开始运动。那么，5s末物
体的速度是多少？5s内它的位移是多少？
o
F
分析：由于物体在竖直方向上所受的重力与桌面的支持力平衡，水平方向上的作用力为恒力，所以物体沿水平方向做初速度为0的匀加速直线运动。
知识点三：单位制在物理计算中的应用
由牛顿第二定律求出物体的加速度，再根据匀变速直线运动的速度与时间的关系式、位移与时间的关系式，就可以求出速度和位移。在国际单位制中运用牛顿第二定律F＝ma时，质量的单位必须用千克（kg），所以需要对质量的单位进行换算。
a===2 N/kg=2 m/s2
初速度v0＝0，根据匀加速直线运动的速度与时间关系式，有
v＝at＝2m/s2×5 s＝10m/s
根据匀变速直线运动的位移与时间关系式，有
x ＝at2＝×2m/s2×25s2 ＝25m
5s末物体的速度是10m/s，方向与恒力的方向相同；
5s内它的位移是25m，方向与运动方向相同。
解：以静止的物体为研究对象。物体的质量m＝700g＝0.7kg。
根据牛顿第二定律，有
已知量的单位和计算的结果的单位有什么关系？
已知量的单位都用国际单位制的基本单位表示时，计算的结果也是用国际单位制的基本单位表示的。因此：在统一已知量的单位后，就不必一一写出各个量的单位，只在数字后面写出正确单位就可以了，避免一些不必要的失误。
思考
如前的计算可写成
a==m/s2＝ 2 m/s2
v＝at＝2 ×5m/s ＝10 m/s
x ＝at2 ＝×2 ×25m ＝25m
例题2：如图所示,在光滑的水平面上有一质量为m0、倾角为θ的光滑斜面体,斜面上有一质量为m的物块沿斜面下滑。有一位同学求出的合力结果是,另一位同学说,你求出的
结果一定是错的。他这样说的根据是什么
cos θ和sin θ都是没有单位的量,分子的单位是kg3·m/s2,分母的单位是kg,故这个结果的单位是kg2·m/s2=kg·N,它不是力的单位,所以这个结果一定是错误的。
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。
1.单位制可以简化计算过程
计算时首先将各物理量的单位统一到国际单位制中,这样就可以省去计算过程中单位的代入,只在数字后面写上相应待求量的单位即可,从而使计算简便。
2.推导物理量的单位
3.判断比例系数的单位
根据物理量的单位,如果发现某公式在单位上有问题,或者所求结果的单位与采用的单位制中该量的单位不一致,那么该公式或计算结果肯定是错误的。
4.单位制可检查物理量关系式的正误
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,如公式F=kx中k的单位为N/m,F=μFN中μ无单位。
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V= πR3h 。小红说，从单位关系上看，
这个公式肯定是错误的。她的根据是什么？
解：因为R和h的单位都是m，如果以这个体积公式进行单位的运算，得到单位是m3·m，即m4。而体积单位应为m3，所以从单位上看，就知道此公式一定错的。
思考
1.现有下列物理量或单位,按下面的要求选择填空。(填序号字母)
A.密度 B.米/秒 C.牛顿 D.加速度
E.质量 F.秒 G.厘米 H.长度
I.时间 J.千克
(1)属于物理量的是 。
(2)在国际单位制中,作为基本物理量的有 。
(3)在物理量的单位中不属于国际单位的是 。
(4)在国际单位制中属于基本单位的是 ,属于导出单位的是 。
ADEHI
EHI
G
FJ
BC
练一练
2.一物体在2 N的外力作用下,产生10 cm/s2的加速度,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、简洁且又规范的是( )
A.m= kg=0.2 kg
B.m==20=20 kg
C.m==20 kg
D.m= kg=20 kg
D
3.声音在空气中的传播速度v与空气的密度ρ、压强p有关。下列速度的表达式（k为比例系数，无单位）中可能正确的是（ ）
A
B
C
D
B
4.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19 km/h。
(1)某同学仅凭所给两个速度的数值能否判
断老师的速度与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
(1)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,再根据数值大小来比较它们的大小。由于5 m/s=5×3.6 km/h=18 km/h,故自行车的速度较大。
一、基本单位和导出单位
1、在物理学中，我们选定几个物理量作为基本量，它们的单位叫做基本单位。
2、据物理公式中这个物理量和其他物理量之间的关系，推导出其他物理量的单位，叫导出单位。
3、力学中的基本单位和导出单位。
4、基本单位和导出单位一起就组成了一个单位制。
二、国际单位制
1、国际单位制是一种国际通用的，包括一切计量领域的单位制叫作国际单位制，简称SI。
2、物理学中共有七个基本单位，力学中有三个基本单位。
物理量名称为：长度、质量、时间、电流、热力学温度、发光强度、物质的量。
三、单位制在物理计算中的应用
第4节 力学单位制
第四章 运动和力的关系
一、引入
1、在1875以前年全世界没有统一的单位
法国人：米； 英国人：英尺
英尺是8世纪英王的脚长。1英尺=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=2.54cm。这位君王还别出心裁，把从自己的鼻尖到伸开手臂中指末端的距离91cm定为1码， 1码=91cm.
中国人：丈、尺。传说我国在夏代，禹把自己的身高定为一丈，再划分为 10 等份，每分定为一尺。据说“丈夫”一词就出典于此。
注：尺来历有好多种说法，我国古代不同时期，一尺长短都不同。
2、单位不同一带来的问题：
⑴不能直接比较物理量的大小。⑵在国际交流中非常不方便。
一次因单位失误而造成的事故
美国国家航天局，在20世纪末曾发射过一个火星探测器，但它由于飞得靠火星过近，结果因温度过高而起火，并脱离轨道坠入火星的大气层。航空航天局理所当然地认为他们提供的数据是以国际单位算出来的，调查原因时发现：原来探测器的制造商洛克希德·马丁公司计算加速时的力使用了英制单位，而喷气推动实验室的工程师把这些数据直接输入电脑。你看，就是因为在单位制上的失误，结果犯了一个“极端愚蠢的错误”，价值1.25亿美元的火星探测器毁于一旦。
有两个物体，一个长0.7，另一个长7.0.
问：哪一个物体更长一些？
答：不一定！
因为单位不统一。
2.26米
7.4147英尺
88.9763英寸
1英尺=0.3048米
1英寸=0.0254米
在1875年以前全世界没有统一的单位，如长度的单位：
法国人：米
英国人：英尺
中国人：尺
在国际交流中非常不方便：1875年法国政府邀请20个国家政府代表来商讨：成立国际计量局
国际计量局世界代表大会
主题：单位问题（统一问题）
请各国代表
提出议案
1. 要求统一单位
2. 如何统一
1.知道单位制、基本单位和导出单位的概念。
2.知道国际单位制中力学中的三个基本单位。
3.知道物理运算过程中单位的规范使用和表示方法。
例如长度、质量和时间就是基本量，它们相应的单位米、千克和秒就是基本单位。
1.基本量和基本单位
在物理学中，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，这些被选定的物理量叫作基本量，它们相应的单位叫作基本单位。
知识点一：基本单位
2.导出量和导出单位
由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量叫作导出量，推导出来的相应单位叫作导出单位。
我们学过的导出单位很多，例如力的单位kg·m/s2、 速度的单位m/s、加速度的单位m/s2。
基本单位和导出单位一起组成了一个单位制
单位制的意义
(1)单位是物理量的组成部分,对于物理量,如果有单位一定要在数字后带上单位。
(2)同一个物理量,选用不同单位时其数值不同。
(3)统一单位,便于人们的相互交流,统一人们的认识。
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。
知识点二：国际单位制
国际单位制的基本单位
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
物质的量 n，（v） 摩[尔] mol
发光强度 I，（Iv） 坎[德拉] cd
例题1：光滑水平桌面上有一个静止的物体，质量是700g，在1.4N的水平恒力作用下开始运动。那么，5s末物
体的速度是多少？5s内它的位移是多少？
o
F
分析：由于物体在竖直方向上所受的重力与桌面的支持力平衡，水平方向上的作用力为恒力，所以物体沿水平方向做初速度为0的匀加速直线运动。
知识点三：单位制在物理计算中的应用
由牛顿第二定律求出物体的加速度，再根据匀变速直线运动的速度与时间的关系式、位移与时间的关系式，就可以求出速度和位移。在国际单位制中运用牛顿第二定律F＝ma时，质量的单位必须用千克（kg），所以需要对质量的单位进行换算。
a===2 N/kg=2 m/s2
初速度v0＝0，根据匀加速直线运动的速度与时间关系式，有
v＝at＝2m/s2×5 s＝10m/s
根据匀变速直线运动的位移与时间关系式，有
x ＝at2＝×2m/s2×25s2 ＝25m
5s末物体的速度是10m/s，方向与恒力的方向相同；
5s内它的位移是25m，方向与运动方向相同。
解：以静止的物体为研究对象。物体的质量m＝700g＝0.7kg。
根据牛顿第二定律，有
已知量的单位和计算的结果的单位有什么关系？
已知量的单位都用国际单位制的基本单位表示时，计算的结果也是用国际单位制的基本单位表示的。因此：在统一已知量的单位后，就不必一一写出各个量的单位，只在数字后面写出正确单位就可以了，避免一些不必要的失误。
思考
如前的计算可写成
a==m/s2＝ 2 m/s2
v＝at＝2 ×5m/s ＝10 m/s
x ＝at2 ＝×2 ×25m ＝25m
例题2：如图所示,在光滑的水平面上有一质量为m0、倾角为θ的光滑斜面体,斜面上有一质量为m的物块沿斜面下滑。有一位同学求出的合力结果是,另一位同学说,你求出的
结果一定是错的。他这样说的根据是什么
cos θ和sin θ都是没有单位的量,分子的单位是kg3·m/s2,分母的单位是kg,故这个结果的单位是kg2·m/s2=kg·N,它不是力的单位,所以这个结果一定是错误的。
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。
1.单位制可以简化计算过程
计算时首先将各物理量的单位统一到国际单位制中,这样就可以省去计算过程中单位的代入,只在数字后面写上相应待求量的单位即可,从而使计算简便。
2.推导物理量的单位
3.判断比例系数的单位
根据物理量的单位,如果发现某公式在单位上有问题,或者所求结果的单位与采用的单位制中该量的单位不一致,那么该公式或计算结果肯定是错误的。
4.单位制可检查物理量关系式的正误
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,如公式F=kx中k的单位为N/m,F=μFN中μ无单位。
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V= πR3h 。小红说，从单位关系上看，
这个公式肯定是错误的。她的根据是什么？
解：因为R和h的单位都是m，如果以这个体积公式进行单位的运算，得到单位是m3·m，即m4。而体积单位应为m3，所以从单位上看，就知道此公式一定错的。
思考
1.现有下列物理量或单位,按下面的要求选择填空。(填序号字母)
A.密度 B.米/秒 C.牛顿 D.加速度
E.质量 F.秒 G.厘米 H.长度
I.时间 J.千克
(1)属于物理量的是 。
(2)在国际单位制中,作为基本物理量的有 。
(3)在物理量的单位中不属于国际单位的是 。
(4)在国际单位制中属于基本单位的是 ,属于导出单位的是 。
ADEHI
EHI
G
FJ
BC
练一练
2.一物体在2 N的外力作用下,产生10 cm/s2的加速度,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、简洁且又规范的是( )
A.m= kg=0.2 kg
B.m==20=20 kg
C.m==20 kg
D.m= kg=20 kg
D
3.声音在空气中的传播速度v与空气的密度ρ、压强p有关。下列速度的表达式（k为比例系数，无单位）中可能正确的是（ ）
A
B
C
D
B
4.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19 km/h。
(1)某同学仅凭所给两个速度的数值能否判
断老师的速度与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
(1)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,再根据数值大小来比较它们的大小。由于5 m/s=5×3.6 km/h=18 km/h,故自行车的速度较大。
一、基本单位和导出单位
1、在物理学中，我们选定几个物理量作为基本量，它们的单位叫做基本单位。
2、据物理公式中这个物理量和其他物理量之间的关系，推导出其他物理量的单位，叫导出单位。
3、力学中的基本单位和导出单位。
4、基本单位和导出单位一起就组成了一个单位制。
二、国际单位制
1、国际单位制是一种国际通用的，包括一切计量领域的单位制叫作国际单位制，简称SI。
2、物理学中共有七个基本单位，力学中有三个基本单位。
物理量名称为：长度、质量、时间、电流、热力学温度、发光强度、物质的量。
三、单位制在物理计算中的应用